一种高层喷涂机器人的制作方法

1.本实用新型实施例涉及高空喷涂技术领域，具体涉及一种高层喷涂机器人。


背景技术：

2.21世纪以来，城市化进程加快，伴随而来的是耸立的高楼大厦；高层建筑外墙在装饰时尤其是外墙的喷涂效果是其他装饰难以取代的；因此，高层建筑外墙的喷涂越来越受到人们的追捧。外墙喷涂虽然效果美观，但也有许多缺点；比如：传统上，高层建筑外墙喷涂主要依靠人工作业为主，人员垂于高层建筑外侧，使用坐板、吊篮等方式施工，作业效率低，人员安全得不到保障，


技术实现要素：

3.为此，本实用新型实施例提供一种高层喷涂机器人，以解决现有技术中高层建筑外墙喷涂困难的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
5.根据本实用新型实施例的第一方面，一种高层喷涂机器人，包括：
6.吊篮支架，所述吊篮支架布置于楼顶，并在吊篮支架上固定有绳索，以所述绳索自楼顶下行布置于外墙的外侧；
7.驱动装置，所述驱动装置包括横梁、爬绳器以及运动平台，所述横梁水平设置于外墙的外侧，所述爬绳器固定在横梁上，且爬绳器与绳索连接，以所述横梁在爬绳器的作用下沿绳索上行或下行，所述运动平台通过沿横梁往复滑动的方式安装在横梁上；
8.喷涂装置，所述喷涂装置包括物料泵、喷头以及刮板，所述物料泵布置在楼顶或楼底，所述喷头与外墙之间存在喷射间隙，并通过第一机械臂安装在运动平台上，以所述物料泵通过物料输送管与喷头连接，且喷头的喷射方向朝向外墙，所述刮板设置在喷头的上方，并安装在第一机械臂上，以所述刮板接触外墙设置；
9.拉紧装置，所述拉紧装置固定于地面，且拉紧装置与绳索的底端连接；
10.控制系统，所述控制系统安装在横梁上，以所述控制系统获取指令信号，并根据指令信号输出执行信号至驱动装置和喷涂装置，以控制驱动装置和喷涂装置运行。
11.进一步地，所述吊篮支架并排设有两组，且两组吊篮支架分别于横梁的两侧下行绳索，并在横梁的两端分别安装一个爬绳器，以所述爬绳器与对应侧的绳索连接，且喷涂装置设置于两个爬绳器之间。
12.进一步地，所述横梁的顶壁和底壁上均沿横梁的长度方向内嵌有齿条，并分别于横梁的顶壁和底壁处各设一个运动平台，所述运动平台的底部设有齿轮，以所述齿轮与齿条呈啮合设置，并在运动平台上安装有第一电机，以所述第一电机的输出端通过变速箱连接齿轮，所述横梁的两端还安装有触碰限位器，所述触碰限位器与第一电机联动，以所述触碰限位器给出信号至第一电机，并控制第一电机正、反转，其中，上方的运动平台和下方的运动平台安装的喷头以及刮板呈对称布置。
13.进一步地，所述横梁的两侧壁上均沿横梁的长度方向内嵌有轨道，所述运动平台的两侧分别安装有滑轮，以所述滑轮滑动连接在轨道内，其中，上方的运动平台与下方的运动平台分别对应一组轨道。
14.进一步地，所述第一机械臂为多轴关节机械臂，其底端通过第二电机安装在运动平台的台面上，所述喷头通过旋转舵机转动安装在第一机械臂的前端，并在第一机械臂的前端安装有遥控开关，所述遥控开关与喷头电性连接，以所述遥控开关供手动遥控控制喷料，其中，在第一机械臂的前端还安装有视觉传感器，所述视觉传感器与第一机械臂电性连接，以所述视觉传感器感知并获取墙面信息，根据墙面信息输出控制信号至第一机械臂，以所述第一机械臂控制喷头并转换喷涂轨迹。
15.进一步地，所述刮板包括调节杆、框架以及刮片，所述调节杆水平设置在喷头的上方，且调节杆的一端固连有弹性固定轴，另一端固连有弹性转轴，以所述弹性固定轴连接在喷头的顶外壁上，且弹性转轴于喷头的前侧连接框架的后侧壁，所述刮片纵向布置，且刮片安装在框架的前侧壁上，以所述刮片接触外墙并刮平腻子，其中，所述框架的上方设有勾缝器，所述勾缝器为电动推杆结构，其后端固连在框架的顶壁上，且勾缝器的伸缩端于刮片的前侧设有弹性的圆柱勾头。
16.进一步地，所述框架与刮片之间设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆水平设置在框架的内部，且电动伸缩杆的后端固连在框架的后侧壁上，所述电动伸缩杆的伸缩端于框架的前侧固连刮片，其中，电动伸缩杆沿纵向设有两个，并在框架的前侧壁上开设有供刮片伸出或回退至框架内的通道。
17.进一步地，所述横梁的两端分别设有三角履带轮，所述三角履带轮通过第二机械臂安装在爬绳器上，所述第二机械臂为三自由度机械臂结构，以所述三角履带轮于横梁的前侧接触外墙行走，其中，所述第二机械臂的前端分别安装有力矩传感器和距离传感器。
18.进一步地，所述吊篮支架包括前支架、后支架、长梁、以及上支架，所述后支架的高度低于前支架的高度，所述长梁的梁壁固接在前支架的顶端，以构成支点，使长梁于支点前段的长度小于支点后段的长度，且长梁的后端固定于后支架的顶端，所述上支架竖直固定于长梁的支点处，在上支架的顶端安装有绳轮，并在长梁的前端安装有钢绳吊架，以所述绳索的一端固接于长梁的后端，另一端绕过绳轮，并沿钢绳吊架竖直下行，其中，所述后支架上设置有配重物。
19.进一步地，所述拉紧装置包括自上至下依次设置的花篮螺栓、拉簧装置以及膨胀螺栓，所述花篮螺栓的顶端与绳索的底端连接，所述膨胀螺栓固定于地层，所述拉簧装置包括上连接板、下连接板以及拉簧，所述上连接板与花篮螺栓的底端连接，所述下连接板与膨胀螺栓的顶端连接，并在上连接板和下连接板之间连接并排设置的两个拉簧，以所述拉簧的一端连接上连接板，另一端连接下连接板，其中，所述绳索与花篮螺栓之间设有拉力传感器。
20.本实用新型实施例具有如下优点：设置吊篮支架和拉紧装置，以分别于高层和地面对绳索进行固定，基于控制系统的自动化控制，设置横梁，利用爬绳器，使横梁沿绳索进行上行或下行，由第一机械臂在运动平台的作用下，带动喷头左右移动开始喷涂，并随横梁不断上升，直至楼体顶部，并在喷涂腻子时，喷涂一段后，横梁下降，并打开刮板将腻子刮平整，然后继续喷涂，从而实现高层建筑外墙的自动喷涂，操作时不需人员高空作业，确保无
人员伤亡危险。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
22.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
23.图1为本实用新型实施例提供的一种高层喷涂机器人的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例提供的一种高层喷涂机器人的吊篮支架的结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例提供的一种高层喷涂机器人的拉紧装置的结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例提供的一种高层喷涂机器人的喷涂装置的结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例提供的一种高层喷涂机器人的刮板的结构示意图。
28.图中：1、吊篮支架；11、前支架；12、后支架；13、长梁；131、钢绳吊架；14、上支架；141、绳轮；2、驱动装置；21、横梁；211、齿条；212、轨道；22、爬绳器；23、运动平台；3、喷涂装置；31、物料泵；32、喷头；33、刮板；331、调节杆；332、框架；333、刮片；334、弹性固定轴；335、弹性转轴；336、电动伸缩杆；34、第一机械臂；35、物料输送管；36、勾缝器；4、拉紧装置；41、花篮螺栓；42、拉簧装置；43、膨胀螺栓；44、拉力传感器；5、绳索；6、控制系统；7、三角履带轮；8、第二机械臂。
具体实施方式
29.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.实施例
31.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种高层喷涂机器人，包括吊篮支架1、驱动装置2、喷涂装置3、拉紧装置4以及控制系统6，具体设置如下：
32.结合图2和图3所示，吊篮支架1布置于楼顶，并在吊篮支架1上固定有绳索5，以使绳索5自楼顶下行布置于外墙的外侧。具体的，吊篮支架1包括前支架11、后支架12、长梁13、以及上支架14，前支架11和后支架12均支撑于楼顶面上，且后支架12的高度低于前支架11的高度。长梁13的梁壁固接在前支架11的顶端，以构成支点，使长梁13于支点前段的长度小于支点后段的长度，且长梁13的后端固定于后支架12的顶端。上支架14竖直固定于长梁13的支点处，在上支架14的顶端安装有绳轮141，并在长梁13的前端安装有钢绳吊架131，以使
绳索5的一端固接于长梁13的后端，另一端绕过绳轮141，并沿钢绳吊架131竖直下行，优选的，在后支架12上设置有配重物，以通过配重物稳固后支架12，进而确保长梁13于绳索5的顶端构成稳固支撑。拉紧装置4固定于地面，且拉紧装置4与绳索5的底端连接，以确保绳索5保持可靠的张力，以便于喷涂装置3稳定工作。具体的，拉紧装置4包括自上至下依次设置的花篮螺栓41、拉簧装置42以及膨胀螺栓43(参考图4)，花篮螺栓41的顶端与绳索5的底端连接，膨胀螺栓43固定于地层，拉簧装置42包括上连接板、下连接板以及拉簧，上连接板与花篮螺栓41的底端连接，下连接板与膨胀螺栓43的顶端连接，并在上连接板和下连接板之间连接并排设置的两个拉簧，以使拉簧的一端连接上连接板，另一端连接下连接板，优选的，在绳索5与花篮螺栓41之间设有拉力传感器44，以便于通过拉力传感器44的实时监测，确保本实施例喷涂机器人的稳定运行。
33.结合图1和图4所示，驱动装置2包括横梁21、爬绳器22以及运动平台23。横梁21水平设置于外墙的外侧，爬绳器22固定在横梁21上，且爬绳器22与绳索5连接，以使横梁21在爬绳器22的作用下沿绳索5上行或下行。其中，吊篮支架1并排设有两组，且两组吊篮支架1分别于横梁21的两侧下行绳索5，并在横梁21的两端分别安装一个爬绳器22，以使爬绳器22与对应侧的绳索5连接，且运动平台23设置于两个爬绳器22之间。运动平台23通过沿横梁21往复滑动的方式安装在横梁21上，包括在横梁21的顶壁和底壁上均沿横梁21的长度方向内嵌有齿条211，并分别于横梁21的顶壁和底壁处各设一个运动平台23，在运动平台23的底部设有齿轮，以使齿轮与齿条211呈啮合设置，并在运动平台23上安装有第一电机，以使第一电机的输出端通过变速箱连接齿轮，通过第一电机驱动齿轮转动，从而带动运动平台23在横梁21上移动。其中，横梁21的两端还安装有触碰限位器，触碰限位器与第一电机联动，以使触碰限位器给出信号至第一电机，并控制第一电机正、反转，从而通过第一电机转动时，带动运动平台23移动，并在接触触碰限位器时停止，并由第一电机反转，使运动平台23向另一侧移动，以实现运动平台23在横梁上左右移动。
34.优选的，在横梁21的两侧壁上均沿横梁21的长度方向内嵌有轨道212，并在运动平台23的两侧分别安装有滑轮，以使滑轮滑动连接在轨道212内，其中，上方的运动平台23与下方的运动平台23分别对应一组轨道212，利用滑轨设置，以确保运动平台23在横梁21上稳定的左右移动。
35.喷涂装置3包括物料泵31、喷头32以及刮板33。物料泵31布置在楼顶或楼底，喷头32与外墙之间存在喷射间隙，并通过第一机械臂34安装在运动平台23上，以使物料泵31通过物料输送管35与喷头32连接，且喷头32的喷射方向朝向外墙。其中，第一机械臂34为多轴关节机械臂，且第一机械臂34的每个关节处均通过舵机驱动转动。将第一机械臂34的底端通过第二电机安装在运动平台23的台面上，并将喷头32通过旋转舵机转动安装在第一机械臂34的前端，利用第一机械臂34在运动平台23的作用下，带动喷头32左右移动开始喷涂，并优选的在第一机械臂34的底端安装扭矩传感器，以当第一机械臂34遇到障碍物时，扭矩传感器发出信号，第一机械臂34停止工作，排除障碍物后，第一机械臂34恢复工作；以及在第一机械臂34的前端安装距离传感器，由距离传感器感知墙面合理距离，发出信号，第一机械臂34关节运动，调整喷头32与墙面保持合理距离，实现精准喷涂。另外通过喷头32在旋转舵机作用下，形成可调节转动，优选的喷头32可选为有圆形和扇形，圆形的喷头32不用调节；当喷头32为扇形，当横向喷涂时，喷头32为竖向垂直状态，当竖向喷涂时，调节旋转舵机，旋
转喷头32，调整喷头32为横向水平状态，以实现竖向喷涂。优选的，物料泵31可选用市售汽柴油柱塞式无气喷涂泵，物料输送管35连接于泵体上，物料泵31可安装在楼体上方也可安装在楼体下方。
36.控制系统6安装在横梁21上，以使控制系统21获取指令信号，并根据指令信号输出执行信号至驱动装置2和喷涂装置3，以控制驱动装置2和喷涂装置3运行。优选的，在第一机械臂34的前端安装有遥控开关，遥控开关与喷头32电性连接，以使遥控开关供手动遥控控制喷料。在第一机械臂34的前端还安装有视觉传感器，视觉传感器与第一机械臂34电性连接，以使视觉传感器感知并获取墙面信息(例如窗台，阳台等位置)，根据墙面信息输出控制信号至第一机械臂34，以使第一机械臂34控制喷头32自动转换喷涂轨迹，从而使整个喷涂过程更加智能化，如墙体为不规则墙体，可手动遥控进行喷涂。
37.如上所述，刮板33设置在喷头32的上方，并安装在第一机械臂34上，以使刮板33接触外墙设置。刮板33包括调节杆331、框架332以及刮片333(参考图5)，调节杆331水平设置在喷头32的上方，且调节杆331的一端固连有弹性固定轴334，另一端固连有弹性转轴335，以使弹性固定轴334连接在喷头32的顶外壁上，且弹性转轴335于喷头32的前侧连接框架332的后侧壁，使框架332在弹性转轴335的作用下，能够在外力作用下小幅度的转动，并能够自动复位。刮片333呈纵向布置，且刮片333安装在框架332的前侧壁上，以使刮片333接触外墙并刮平腻子。在框架332与刮片333之间设有电动伸缩杆336，电动伸缩杆336水平设置在框架332的内部，且电动伸缩杆336的后端固连在框架332的后侧壁上，且电动伸缩杆336的伸缩端于框架332的前侧固连刮片333，其中，电动伸缩杆336沿纵向设有两个，并在框架332的前侧壁上开设有供刮片333伸出或回退至框架332内的通道，当喷涂装置3喷涂腻子一段时间后，可推出刮片333将腻子刮平整，然后继续喷涂。
38.当喷涂腻子时，打开刮板33上的电动伸缩杆336，使刮片333和墙面接触，且刮片333呈倾斜状，与墙面有约45度夹角，利用第一机械臂34上的力矩传感器工作，调节第一机械臂34，使刮片333与墙面始终保持一定的力矩，并优选的在电动伸缩杆336的伸缩端安装弹簧，可以微调刮片333的角度，使刮片333与墙面受力均匀，达到刮平腻子作用。当刮板上的腻子粘连过多时，框架332内的电动伸缩杆336回收，带动刮片333缩回，由于框架332的阻挡，刮除刮片333上多余的腻子，然后推出刮片333继续工作，以便于喷涂腻子后可以将腻子刮平整。
39.优选的，在框架332的上方设有勾缝器36，勾缝器36为电动推杆结构，其后端固连在框架332的顶壁上，且勾缝器36的伸缩端于刮片333的前侧设有弹性的圆柱勾头。利用勾缝器36，当墙面需要勾缝时，勾缝器36的电动推杆推出圆柱勾头，并由第一机械臂34前端的视觉传感器感知墙体上的勾缝，调节第一机械臂34左右移动，或调节横梁21上下运动，由圆柱勾头接触墙体上的勾缝，并去除墙体勾缝内多余的腻子或涂料作用。其中，上方的运动平台23和下方的运动平台23安装的喷头32以及刮板33呈对称布置。
40.另一种优选的实施方式为：在横梁21的两端分别设有三角履带轮7，三角履带轮7通过第二机械臂8安装在爬绳器22上，且第二机械臂8为三自由度机械臂结构，以使三角履带轮7于横梁21的前侧接触外墙行走，并跨越障碍物。其中，在第二机械臂8的前端分别安装有力矩传感器和距离传感器。利用三角履带轮7于横梁21的两侧构成稳定机构，并由距离将传感器自动感知墙体，从而给信号至第二机械臂8，并调节三角履带轮7紧贴墙面，以提供一
定的张力，稳定整个装置。
41.具体喷涂操作说明：安装楼顶吊篮支架1和楼底拉紧装置4，将绳索垂于外墙的外侧，爬绳器22的上升，可选择手动遥控或自动喷涂，并由两侧的距离将传感器自动感知墙体，调节第二机械臂8使三角履带轮7紧贴墙面，提供一定的张力，稳定整个装置，并调节第一机械臂34使喷头32离墙面保持合适距离，通过第一机械臂34在横梁21上左右移动开始喷涂，并随着横梁21的不断上升，直至楼体顶部，喷涂腻子时，喷涂一段后，装置下降，打开刮板33将腻子刮平整，然后继续喷涂，同时利用视觉传感器，可以自动感知窗台，阳台等，根据需要自动转换喷涂轨迹，使整个喷涂过程更加智能化，如墙体为不规则墙体，可手动遥控进行喷涂。其中，利用横梁21上方和下方的两组喷涂装置，构成双机械臂结构，可以使喷涂效率提高一倍，还可对墙体侧面进行喷涂，例如阳台侧面，一个机械臂在绳索5内侧，另一个机械臂在绳索5外侧，加大了喷涂机器人喷涂范围，提高了工作效率。
42.本实用新型实施例具有如下优点：设置吊篮支架1和拉紧装置4，以分别于高层和地面对绳索5进行固定，基于控制系统6的自动化控制，设置横梁21，利用爬绳器22，使横梁21沿绳索5进行上行或下行，由第一机械臂34在运动平台23的作用下，带动喷头32左右移动开始喷涂，并随横梁21不断上升，直至楼体顶部，并在喷涂腻子时，喷涂一段后，横梁21下降，并打开刮板33将腻子刮平整，然后继续喷涂，从而实现高层建筑外墙的自动喷涂，操作时不需人员高空作业，确保无人员伤亡危险。且本实施例的高层喷涂机器人除喷涂功能外，还可应用于打磨、修补、焊接等多种高空作业。
43.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。