高空板材安装机械系统技术方案

本发明专利技术涉及高空板材安装机械系统，包括悬吊机构、机械手、高空作业平台和自动上料机构；所述悬吊机构工作时安装在建筑物楼顶，承担高空作业平台的悬吊工作，悬吊机构上安装有吊索，高空作业平台和自动上料机构上均设有提升机，高空作业平台和自动上料机构均通过相应的吊索与相应的提升机相互配合作用移动，自动上料机构安置在高空作业平台与作业立面之间；所述机械手安装在高空作业平台上；其特征在于所述机械手具有六自由度，包括底座、旋转机架、大臂平行四边形机构、末端姿态调整装置、末端执行器和小臂平行四边形机构，所述底座、旋转机架、大臂平行四边形机构、小臂平行四边形机构、末端姿态调整装置和末端执行器依次连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化机械系统及建筑安装
，具体为高空板材安装机械系统。
技术介绍
当前，随着科学技术水平的迅猛发展，人们对自动化机械系统的需求和要求也越来越高，自动化机械系统在越来越多的领域得到了应用。而建筑业作为国民经济的一个主要行业，机械系统应用水平远低于其他行业。与此同时，建筑行业与其他行业相比，其工作环境往往具有非结构化及不确定性的特点。因此建筑机械作为一个崭新的应用领域，要求机械系统具有较高的灵活和稳定性以及一定的环境自适应和自规划的特点。美国、日本等经济发达国家对此极为重视，先后都实施了自己的建筑自动化机械研宄发展计划并取得了一定成果。社会经济的快速发展直接体现在城市建设和大型建筑的投资增长，近年来，伴随着我国城市建设的快速发展与大规模需求，大型场馆建筑越来越多。目前大型场馆、楼堂殿宇、火车站等大型建筑的幕墙装修工程主要采用大理石或者玻璃等材料，这些材料为板形且重量大、尺寸大，常常采用干挂式工艺进行安装，施工往往属于高空作业，因此对于手工安装来说难度较大。施工过程中需要在高空搭建施工架，需用辅助设施，更需要数量众多的工人，工人的劳动强度很大，且经常发生人身伤亡事故，现场安全性差，板材破损率高，施工进度缓慢，建筑质量一致性差等。目前板材自动化安装技术仅限于低空安装，相关技术包括板材干挂工艺安装机器人(申请号CN200910070741.6)，该机器人承载能力强、稳定性高，但其重量较大，只适用于低空或者室内；大型板材安装机械手(申请号CN201210546466.2)该机械手的末端调整装置采用电动推杆和同步带实现俯仰、摆动动作，小臂为串联连接，可以搬运安装大尺寸、大重量装饰板材，但其机械手重量大、工作范围有限，只适用于低空搬运和安装。由于现阶段的技术水平限制，在高空板材安装方面仍停留于大量工人手工安装，机器人的自重大、载荷集中等问题都有待解决。若采用蜘蛛车等提升装置，虽然可以解决机器人载荷集中的问题，但是它的提升高度低、承载力小，很难满足现在高空建筑外墙装饰时对大型板材的安装需求。另外导架(桅柱)式升降平台虽然在竖直方向移动快速稳定，但对于幕墙安装机器人在同一高度上安装范围有限，必须满足能够比较方便的横向移动。同时高空作业面临着各种各样的复杂环境，必须减少高空风载，机器人和工人移动产生的震动，提高稳定性。因此，迫切需要开发研制针对大尺寸、大重量石质板材或玻璃幕墙干挂式工艺特点的高空建筑板材自动化安装机械系统，以满足社会需要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种高空板材安装机械系统。该系统适用于高空幕墙板材的自动化安装，具有高工作效率，高稳定性、高灵活性及高能重比的特点，尤其适用于大尺寸、大重量的建筑或装饰板材的机械化自动化安装施工，同时也适用于狭小空间的使用。本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案是:提供一种高空板材安装机械系统，包括悬吊机构、机械手、高空作业平台和自动上料机构；所述悬吊机构工作时安装在建筑物楼顶，承担高空作业平台的悬吊工作，悬吊机构上安装有吊索，高空作业平台和自动上料机构上均设有提升机，高空作业平台和自动上料机构均通过相应的吊索与相应的提升机相互配合作用移动，自动上料机构安置在高空作业平台与作业立面之间；所述机械手安装在高空作业平台上；其特征在于所述机械手具有六自由度，包括底座、旋转机架、大臂平行四边形机构、末端姿态调整装置、末端执行器和小臂平行四边形机构，所述底座、旋转机架、大臂平行四边形机构、小臂平行四边形机构、末端姿态调整装置和末端执行器依次连接；所述末端姿态调整装置包括电动推杆组件、俯仰用固定支架、六轴电机-RV减速器组件、四轴电机-RV减速器组件和摆动用固定支架；所述四轴电机-RV减速器组件中部固定于摆动用固定支架上，四轴电机-RV减速器组件下部与俯仰用固定支架的上端相连，六轴电机-RV减速器组件的左端与俯仰用固定支架的右端固定连接，所述俯仰用固定支架和六轴电机-RV减速器组件的下端分别与电动推杆组件通过销轴相连。与现有技术相比，本专利技术采用自动上料机构负责将大型板材从地面运输到安装位置，提高了工作效率，U型主体的设计进一步减小了上料装置的工作空间，强度增强。本专利技术中的机械手固定在高空作业平台上，采用混联的结构形式，机械手具有六自由度，经过结构优化及有限元分析，设计结构更合理，采用多个电机-RV减速器组件和电动推杆联合作用实现了对末端执行器的摆动、俯仰及转动等动作的控制，同时具有刚度质量比大、能重比高和工作空间大的优点，机器人的大臂及小臂均采用镂空板材焊接而成，大大降低了机器人单件生产的成本及本身的重量。尤其对机器人小臂进行优化设计将小臂的重量从40.2kg降低到22.69kg，刚度增大49.0%。在高空作业平台和自动上料机构上都安装有减震机构，在遇到恶劣的工作环境时，可以降低系统震动，提高稳定性和安全性。本系统可以实现单人操作甚至无人操作，工人只需在高空作业平台内完成操作，降低了劳动量，操作简单，安全系数高。因此，本专利技术能够自动化安装大型高空幕墙板材，且结构紧凑，工作空间小，具有高稳定性、高灵活性，结构强度大，能重比高，外观大方美观，操作简单等优点，能够大幅度提升建筑板材安装工作效率及安全性，同时可有效减少工作人员数量及劳动量。【附图说明】图1为本专利技术高空板材安装机械系统一种实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术高空板材安装机械系统一种实施例的悬吊机构I的结构示意图；图3为本专利技术高空板材安装机械系统一种实施例的机械手2的结构示意图；图4为本专利技术高空板材安装机械系统一种实施例的机械手2中大臂平行四边形机构203的结构示意图；图5为本专利技术高空板材安装机械系统一种实施例的机械手2中末端姿态调整装置204的结构不意图；图6为本专利技术高空板材安装机械系统一种实施例的机械手2中小臂平行四边形机构206的结构示意图；图7为本专利技术高空板材安装机械系统中一种实施例的机械手2中末端执行器205的结构不意图；图8为本专利技术高空板材安装机械系统中一种实施例的高空作业平台3的整体结构示意图；图9为本专利技术高空板材安装机械系统中一种实施例的高空作业平台3的仰视结构示意图；图10为本专利技术高空板材安装机械系统中一种实施例的高空作业平台3的俯视结构示意图；图11为本专利技术高空板材安装机械系统中一种实施例的机械手安装座3013的俯视结构示意图；图12为本专利技术高空板材安装机械系统中一种实施例的自动上料机构4的结构示意图；图中，1-悬吊机构、2-机械手、3-尚空作业平台、4-自动上料机构、5_建筑毛还墙面、6-作业当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高空板材安装机械系统，包括悬吊机构、机械手、高空作业平台和自动上料机构；所述悬吊机构工作时安装在建筑物楼顶，承担高空作业平台的悬吊工作，悬吊机构上安装有吊索，高空作业平台和自动上料机构上均设有提升机，高空作业平台和自动上料机构均通过相应的吊索与相应的提升机相互配合作用移动，自动上料机构安置在高空作业平台与作业立面之间；所述机械手安装在高空作业平台上；其特征在于所述机械手具有六自由度，包括底座、旋转机架、大臂平行四边形机构、末端姿态调整装置、末端执行器和小臂平行四边形机构，所述底座、旋转机架、大臂平行四边形机构、小臂平行四边形机构、末端姿态调整装置和末端执行器依次连接；所述末端姿态调整装置包括电动推杆组件、俯仰用固定支架、六轴电机‑RV减速器组件、四轴电机‑RV减速器组件和摆动用固定支架；所述四轴电机‑RV减速器组件中部固定于摆动用固定支架上，四轴电机‑RV减速器组件下部与俯仰用固定支架的上端相连，六轴电机‑RV减速器组件的左端与俯仰用固定支架的右端固定连接，所述俯仰用固定支架和六轴电机‑RV减速器组件的下端分别与电动推杆组件通过销轴相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁军，杨冬，刘智光，李小琦，章鹏，赵海文，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12