伸缩翻转机构及修整机器人的制作方法

1.本技术涉及建筑机器人技术领域，具体而言，涉及一种伸缩翻转机构及修整机器人。


背景技术：

2.目前建筑室内混凝土墙面的传统打磨作业为人工手持电动打磨工具进行作业。手持打磨工具靠人工压紧墙面进行打磨，磨盘单次打磨面积小、劳动强度大、自动化水平低且无减震及过载保护功能，全靠人工观察及感知作业效率低，现场噪音及粉尘污染大。
3.目前应用于建筑室内墙面的打磨设备多为墙面，或者天花面的分体机器人，尚且没有能够同时处理内墙面及天花的一体机。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种伸缩翻转机构，其能够用于改善现有的打磨设备不能兼容处理墙面和天花板的问题。
5.本技术的另外一个目的在于提供一种修整机器人，其包括上述伸缩翻转机构，其具有该伸缩翻转机构的全部特性。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.本技术的实施例提供了一种伸缩翻转机构，包括：
8.基座，所述基座用于连接机器人的驱动部；
9.摆臂；
10.伸缩模块，所述伸缩模块设置于所述摆臂；
11.连接模块，所述连接模块用于连接执行机构，所述连接模块设置于所述伸缩模块的输出端，所述伸缩模块用于带动所述执行机构靠近或者远离作业面；
12.翻转模块，所述翻转模块包括翻转驱动件和翻转传动组件，所述翻转驱动件设置于所述基座，所述翻转传动组件连接于所述翻转驱动件的输出端，所述摆臂通过所述翻转传动组件枢接于所述基座，所述摆臂相对于所述基座具有第一位置和第二位置；
13.所述翻转驱动件工作时，能够带动所述摆臂在所述第一位置和所述第二位置间切换，以使得所述执行机构能够朝向竖向延伸的所述作业面或者横向延伸的所述作业面。
14.通过翻转传动组件的传动，翻转驱动件可以使得摆臂相对于基座枢转，以改变连接模块的姿态，使得与连接模块相接的执行机构能够朝向不同的作业面进行作业。
15.另外，根据本技术的实施例提供的伸缩翻转机构，还可以具有如下附加的技术特征：
16.在本技术的可选实施例中，所述基座的两侧设置有第一导向部，所述摆臂的两侧设置有第二导向部，所述第一导向部与所述第二导向部配合，所述翻转驱动件工作时，所述第一导向部与所述第二导向部发生相对移动，以使得所述摆臂在所述第一位置和所述第二位置之间切换。
17.通过第一导向部与第二导向部的配合，可以使得摆臂按照既定的方向和行程进行转动。
18.在本技术的可选实施例中，所述第一导向部为导向杆，所述第二导向部为弧形槽，所述摆臂处于所述第一位置时，所述导向杆位于所述弧形槽的一端；所述摆臂处于所述第二位置时，所述导向杆位于所述弧形槽的另一端。
19.导向杆可以沿着弧形槽移动，并通过弧形槽的两端的限位，使得摆臂实现在第一位置和第二位置之间的切换，而导向杆与弧形槽之间的接触面小，摩擦力相应也小，使得位置切换的过程更为顺畅。
20.在本技术的可选实施例中，所述翻转传动组件包括蜗杆、蜗轮和旋转轴，所述蜗杆连接于所述翻转驱动件的输出端，所述蜗轮与所述蜗杆传动配合，所述旋转轴通过所述蜗轮可转动地设置于所述基座，所述摆臂通过所述旋转轴枢接于所述基座。
21.通过蜗轮蜗杆的传动，翻转驱动件可以驱使旋转轴转动，并使得摆臂相对于基座枢转。
22.在本技术的可选实施例中，所述伸缩模块包括伸缩驱动件、导向块和平台，所述伸缩驱动件设置于所述摆臂，所述导向块设置于所述摆臂，所述平台可滑动地连接于所述导向块，所述伸缩驱动件的输出端与所述连接模块连接，所述连接模块固定于所述平台的一端。
23.在伸缩驱动件的驱动下，平台可以相对于导向块滑动，从而使得平台一端连接的连接模块也实现平移，从而改变执行机构的位置，实现执行机构的伸缩。
24.在本技术的可选实施例中，所述导向块为滑块，所述平台包括平台主体、限位块和直线导轨，所述滑块与所述直线导轨滑动配合，所述直线导轨固定于所述平台主体，所述直线导轨的两端均设有所述限位块，所述连接模块固定于所述平台主体的一端。
25.滑块可以与直线导轨配合，使得平台主体可以沿着直线方向平移，限位块则可以限制平台主体平移的行程，避免直线导轨与滑块分离。
26.在本技术的可选实施例中，所述连接模块包括转台和快换螺钉，所述转台的后侧连接于所述伸缩模块的输出端，所述转台的前侧具有法兰，所述快换螺钉用于将所述执行机构固定于所述法兰。
27.通过使用快换螺钉，可以快速地将执行机构与法兰进行连接或者拆卸，便于根据不同的施工情况快速更换不同的执行机构。
28.在本技术的可选实施例中，所述连接模块还包括旋转驱动件，所述旋转驱动件设置于所述转台，所述旋转驱动件用于驱动所述法兰旋转。
29.通过设计旋转驱动件来带动法兰旋转，能够使得执行机构被带动，从而改变作业点位，扩大作业的范围，提升效率。
30.在本技术的可选实施例中，所述连接模块还包括浮动接头，所述伸缩模块的输出端通过所述浮动接头与所述转台的后侧浮动连接。
31.浮动接头可以使得转台与伸缩模块之间实现浮动连接，避免执行机构作业时的反作用力影响伸缩模块的稳定性。
32.本技术的实施例提供了一种修整机器人，包括：
33.底盘；
34.机器人主体，所述机器人主体设置于所述底盘；
35.执行机构；以及
36.根据上述任一项所述的伸缩翻转机构，所述基座连接于所述机器人主体，所述执行机构连接于所述连接模块。
37.修整机器人通过使用伸缩翻转机构，能够在同一施工位置对墙面和天花板进行修整施工，提升施工效率。
38.在本技术的可选实施例中，所述执行机构包括执行主体和连接臂，所述执行主体安装于所述连接臂，所述连接模块包括转台和快换螺钉，所述连接臂具有第一连接槽，所述转台具有第二连接槽，所述快换螺钉包括转轴、螺杆和螺母，所述转轴固定于所述螺杆的一端且与所述螺杆相互垂直，所述螺母螺接于所述螺杆，所述转轴可转动地连接于所述转台，所述转台用于带动所述执行主体旋转；
39.所述连接臂与所述转台锁定时，所述螺杆同时穿设于所述第一连接槽和所述第二连接槽，所述螺母处于所述连接臂的远离所述转台的一侧且将所述连接臂压紧于所述转台；所述连接臂与所述转台解除锁定时，所述螺母松开，所述转轴旋转，以使得所述螺杆从所述第一连接槽脱出。
40.通过使用转台，执行主体可以相对于同一作业面改换作业的点位，扩大作业范围，通过配合快换螺钉，转台可以和不同的执行机构的连接臂快速拆装，满足作业需求。
附图说明
41.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
42.图1为本技术的实施例提供的修整机器人的执行机构正对墙面时的示意图；
43.图2为本技术的实施例提供的修整机器人的执行机构正对天花板时的示意图；
44.图3为伸缩翻转机构的示意图；
45.图4为图3的爆炸图；
46.图5为图4的a部分的局部放大图；
47.图6为图4的b部分的局部放大图；
48.图7为伸缩翻转机构与打磨工装的示意图；
49.图8为伸缩翻转机构与切割工装的示意图。
50.图标：1000-修整机器人；100-底盘；200-机器人主体；210-电气系统；220-吸尘器；230-升降装置；240-横移装置；300-执行机构；311-打磨工装；312-切割工装；320-连接臂；321-第一连接槽；400-伸缩翻转机构；10-基座；11-第一导向部；20-摆臂；21-第二导向部；30-伸缩模块；31-伸缩驱动件；32-导向块；33-平台；331-平台主体；332-限位块；333-直线导轨；34-浮动接头；40-连接模块；41-转台；411-第二连接槽；4112-横槽；4114-竖槽；42-快换螺钉；421-转轴；422-螺杆；423-螺母；43-旋转驱动件；50-翻转模块；51-翻转驱动件；511-翻转电机；512-第一传动齿轮；513-第二传动齿轮；514-连接座；52-蜗杆；53-蜗轮；54-旋转轴；55-固定环；56-轴承。
具体实施方式
51.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
53.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
54.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
56.实施例
57.请参考图1和图2，本技术的实施例提供了一种修整机器人1000，包括：
58.底盘100；
59.机器人主体200，机器人主体200设置于底盘100；
60.执行机构300；以及伸缩翻转机构400，基座10连接于机器人主体200，执行机构300连接于伸缩翻转机构400的连接模块40。
61.其中，机器人主体200可以设置电气系统210、吸尘器220、升降装置230、横移装置240，升降装置230设置在底盘100上，电气系统210和吸尘器220分列左右，横移装置240连接在升降装置230的输出端，横移机构可以带动伸缩翻转机构400横移。这些都可以参考一般的建筑机器人所用的相应装置及功能，此处不再赘述。简单而言，修整机器人1000通过使用伸缩翻转机构400，能够在同一施工位置对墙面和天花板进行修整施工，提升施工效率。
62.请参考图3和图4，本技术的实施例提供了一种伸缩翻转机构400，包括：
63.基座10，基座10用于连接机器人的驱动部(即本实施例中的横移装置240的输出端)；
64.摆臂20；
65.伸缩模块30，伸缩模块30设置于摆臂20；
66.连接模块40，连接模块40用于连接执行机构300，连接模块40设置于伸缩模块30的输出端，伸缩模块30用于带动执行机构300靠近或者远离作业面；
67.翻转模块50，请结合图5，翻转模块50包括翻转驱动件51和翻转传动组件，翻转驱动件51设置于基座10，翻转传动组件连接于翻转驱动件51的输出端，摆臂20通过翻转传动组件枢接于基座10，摆臂20相对于基座10具有第一位置和第二位置；其中，翻转传动组件包括蜗杆52、蜗轮53和旋转轴54，蜗杆52连接于翻转驱动件51的输出端，蜗轮53与蜗杆52传动配合，旋转轴54通过蜗轮53可转动地设置于基座10，摆臂20通过旋转轴54枢接于基座10。
68.翻转驱动件51工作时，能够带动摆臂20在第一位置和第二位置间切换，以使得执行机构300能够朝向竖向延伸的作业面或者横向延伸的作业面。通过蜗轮53蜗杆52的传动，翻转驱动件51可以驱使旋转轴54转动，并使得摆臂20相对于基座10枢转，以改变连接模块40的姿态，使得与连接模块40相接的执行机构300能够朝向不同的作业面进行作业。其中，竖向延伸的作业面可以参考一般的竖直墙面，横向延伸的作业面可以参考一般的天花板。当然，其他的横向、竖向的平面的作业，也可以采用该伸缩翻转机构400来实现相应的执行端的姿态调整，以提升墙面处理的自动化水平。
69.详细的，本实施例的翻转驱动件51包括翻转电机511、第一传动齿轮512、第二传动齿轮513和连接座514，连接座514固定在基座10上，翻转电机511设置于连接座514，第一传动齿轮512连接于翻转电机511的输出轴，蜗杆52可转动地设置于连接座514，蜗杆52的一端与第二传动齿轮513连接，第一传动齿轮512与第二传动齿轮513啮合传动。更为详细的，如图5所示，翻转电机51的长度方向与蜗杆52的长度方向平行，旋转轴54的轴向则与蜗杆52的长度方向垂直，并将旋转轴54横跨在翻转电机51和蜗杆52的上方，通过蜗轮53和蜗杆52的配合来传动。如此可以在有限的空间内，使得结构紧凑合理，实现将翻转电机51以及翻转传动组件布置，并能够将动力传递到摆臂20上，满足了功能要求。
70.详细的，旋转轴54通过轴承56可转动地连接在基座10上，蜗轮53则与旋转轴54键连接。旋转轴54两端设有扳手槽，摆臂20两侧开设有槽孔，旋转轴54的两端插设于槽孔，从而可以实现通过旋转轴54带动摆臂20翻转。旋转轴54的两端通过固定环55与摆臂20固定连接。
71.请继续结合图4，本技术的基座10的两侧设置有第一导向部11，摆臂20的两侧设置有第二导向部21，第一导向部11与第二导向部21配合，翻转驱动件51工作时，第一导向部11与第二导向部21发生相对移动，以使得摆臂20在第一位置和第二位置之间切换。通过第一导向部11与第二导向部21的配合，可以使得摆臂20按照既定的方向和行程进行转动。
72.详细的，本实施例的第一导向部11为导向杆，第二导向部21为弧形槽，摆臂20处于第一位置时，导向杆位于弧形槽的一端；摆臂20处于第二位置时，导向杆位于弧形槽的另一端。导向杆可以沿着弧形槽移动，并通过弧形槽的两端的限位，使得摆臂20实现在第一位置和第二位置之间的切换，而导向杆与弧形槽之间的接触面小，摩擦力相应也小，使得位置切换的过程更为顺畅。
73.可以选择的是，也可以将第一导向部11设为弧形槽，将第二导向部21设为导向杆，只要能够配合并使得摆臂20在第一位置和第二位置间稳定切换即可。
74.进一步的，当导向杆处于弧形槽的两端之间的部分时，摆臂20处于第一位置和第二位置之间，可以将这段区域视为摆臂20的第三位置，当执行机构300需要对倾斜的作业面进行打磨或者切割作业时，可以通过调整到第三位置，使得执行机构300可以与倾斜的作业面配合。比如，当采用电机作为翻转驱动件51时，可以通过电机的正转反转以及停转来调整
摆臂20的位置，使得执行机构300的朝向可以匹配作业面。
75.此外，还可以选择将第一导向部11设置为弧形齿条，将第二导向部21设置为齿轮，通过二者的配合，同样能够满足摆臂20的翻转需求。
76.请继续结合图4，本实施例的伸缩模块30包括伸缩驱动件31、导向块32和平台33，伸缩驱动件31设置于摆臂20，导向块32设置于摆臂20，平台33可滑动地连接于导向块32，伸缩驱动件31的输出端与连接模块40连接，连接模块40固定于平台33的一端。在伸缩驱动件31的驱动下，平台33可以相对于导向块32滑动，从而使得平台33一端连接的连接模块40也实现平移，从而改变执行机构300的位置，实现执行机构300的伸缩。其中，本实施例的伸缩驱动件31为电缸，可以理解的是，也可以考虑使用气缸、直线电机等直线驱动部件作为伸缩驱动件31使用。
77.其中，本实施例的连接模块40还包括浮动接头34，伸缩模块30的输出端通过浮动接头34与转台41的后侧浮动连接。浮动接头34可以使得转台41与伸缩模块30之间实现浮动连接，避免执行机构300作业时的反作用力影响伸缩模块30的稳定性。详细的，电缸的伸缩杆通过浮动接头34与转台41的后侧连接。
78.在本实施例中，导向块32为滑块，两个滑块对称地设置于摆臂20的底面。平台33包括平台主体331、限位块332和直线导轨333，滑块与直线导轨333滑动配合，直线导轨333固定于平台主体331，直线导轨333的两端均设有限位块332，连接模块40固定于平台主体331的一端。滑块可以与直线导轨333配合，使得平台主体331可以沿着直线方向平移，限位块332则可以限制平台主体331平移的行程，避免直线导轨333与滑块分离。
79.请结合图4以及图6，本实施例的连接模块40包括转台41和快换螺钉42，转台41的后侧连接于伸缩模块30的输出端，转台41的前侧具有法兰，快换螺钉42用于将执行机构300固定于法兰。通过使用快换螺钉42，可以快速地将执行机构300与法兰进行连接或者拆卸，便于根据不同的施工情况快速更换不同的执行机构300。
80.请继续结合图4，本实施例的连接模块40还包括旋转驱动件43，旋转驱动件43设置于转台41，旋转驱动件43用于驱动法兰旋转。通过设计旋转驱动件43来带动法兰旋转，能够使得执行机构300被带动，从而改变作业点位，扩大作业的范围，提升效率。旋转驱动件43可以采用电机，转台41的结构则可以参考一般的转台的结构和功能。
81.详细的，请结合图7或图8，本实施例的执行机构300包括执行主体和连接臂320，执行主体安装于连接臂320，连接臂320具有第一连接槽321。请继续结合图6，转台41具有第二连接槽411(开设于转台41前端的法兰)，第二连接槽411包括横槽4112和竖槽4114。
82.快换螺钉42包括转轴421、螺杆422和螺母423，转轴421固定于螺杆422的一端且与螺杆422相互垂直，螺母423螺接于螺杆422，转轴421可转动地连接于转台41，转台41用于带动执行主体旋转，其中，转轴421与横槽4112匹配，能够插入横槽4112，螺杆422则与竖槽4114匹配，当扳动螺杆422时，转轴421转动，可以将螺杆422从横槽4112内向竖槽4114旋动，并可以使得螺母423移动到竖槽4114和横槽4112以外的区域。
83.连接臂320与转台41锁定时，螺杆422同时穿设于第一连接槽321和第二连接槽411，螺母423处于连接臂320的远离转台41的一侧且将连接臂320压紧于转台41；连接臂320与转台41解除锁定时，螺母423松开，拨动螺杆422可以使得转轴421旋转，以使得螺杆422从第一连接槽321脱出，从而使得螺母423移开，以便于将执行机构300取下。通过使用转台41，
执行主体可以相对于同一作业面改换作业的点位，扩大作业范围，通过配合快换螺钉42，转台41可以和不同的执行机构300的连接臂320快速拆装，满足作业需求。
84.关于执行主体，可以是打磨工装311(图7所示)，也可以是切割工装312(图8所示)，打磨工装311、切割工装312均可以参考一般打磨或者切割所用的执行结构，此处不再赘述。打磨工装311主要是针对墙面＜5mm平整度及垂直度部分的去除作业，同时针对墙面及天花拼缝及＜3mm台阶的打磨作业；切割工装312主要针对墙面及天花较大的涨模、方正度等不合格区域的施工，弥补打磨效率偏低问题，切割完成后采用打磨工装311进行表面修整作业以满足作业区域表面质量要求。
85.本实施例的原理是：
86.现在对于建筑室内的混凝土墙面施工，一般都是人工完成，比如需要打磨或者切割，这个过程费时费力，并且人工作业对于工人的健康也不利。一些自动化设备也只能单独针对墙立面和天花板单独施工，总体效率低，并且要在室内放置不同类型的设备，腾挪不方便，且有可能在作业过程中相互影响自动化行走，比如一个设备需要沿着某个路径行走，而另一个设备此时正在该路径上施工，这就可能导致需要行走的设备被阻挡而影响到下一个作业点位进行施工。
87.有鉴于此，本实施例提供了一种修整机器人1000，其采用了伸缩翻转机构400，伸缩翻转机构400的基座10直接与横移装置240的输出端连接，而根据工况不同，可以选择不同的执行机构300，并通过快换螺钉42完成快速更换，从而可以实现打磨或者切割。
88.以打磨为例，打磨工装311可以和上文所指的吸尘器220连接，以便于将打磨产生的粉尘及时吸走。在作业时，升降装置230和横移装置240可以调整伸缩翻转机构400的位置，以达到对打磨工装311的位置调整的目的，从而能够实现在底盘100不动的情况下，有一个较大的作业范围，提升作业效率。然后伸缩模块30可通过电缸的推动，使得打磨工装311的作业端与墙面抵持，保持一个合适的压力，以满足打磨需求。在对竖直墙面打磨结束后，电缸缩回，翻转驱动件51可以驱动旋转轴54旋转，以带动转台41向上翻转，并在翻转到位后，再次通过伸缩模块30的作用使得打磨工装311的作业端与天花板保持适宜的压力，以便于进行打磨。如此便可以通过一台修整机器人1000，结合伸缩翻转机构400的翻转伸缩作用，满足室内的墙面和天花板的打磨需求。如此可以有效提高打磨效率，并且不会因为要对不同的立面或者平面进行打磨就需要反复改换位置。此外，由于打磨工装311是通过连接臂320与转台41连接，在转台41转动时，还可以进一步提升打磨的范围，进一步提高了作业效率。
89.可以理解的是，如果是需要对地面与墙面，或者是其他方向的表面进行作业时，可以调整伸缩翻转机构400的安装方向，以改变翻转的方向。而除了打磨工装311和切割工装312，在有其他作业需求时，也可以改换其他的机构作为执行主体使用，以更好地适应施工需求。
90.综上所述，本技术的伸缩翻转机构400通过翻转模块50的翻转作用，使得摆臂20可以带动连接模块40所连接的执行机构300进行翻转，以适应不同的作业面的作业需求，并通过伸缩模块30实现了对作业面的压紧或者解除压紧，以保障执行机构300有合适的作业压力，保障作业质量，整体提升了作业效率。采用该伸缩翻转机构400的修整机器人1000也能够更好地适应室内作业，提高作业效率。
91.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。