用于天花板和墙壁钻孔的移动机器人式钻孔装置及方法制造方法及图纸

阐述了一种机器人式钻孔装置，其适于在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔。该装置(100)包括安装至底层结构(112)的机械臂(110)，该底层结构包括布置为将机械臂提升至工作位置的提升机构，其中，机械臂具有基座端(110a)和可移动端(110b)，基座端安装至提升机构的上表面(114)，可移动端(110b)能够在三维空间中相对于基座端移动，其中，机器人式钻孔装置还包括设置在可移动端上并用于握持钻孔装置(122)的安装座(120)，和用于控制机械臂的运行的控制单元(134)。提升机构优选地包括剪式千斤顶提升平台。机械臂(110)和用于机械臂的任意支撑结构(134)的重量小于43kg，并且优选地，各自的重量小于23kg。

Mobile robot drilling device and method for ceiling and wall drilling

A robot drilling device is introduced, which is suitable for drilling in the ceiling and wall of the construction site. The device (100) comprises a structure (112) mounted to the bottom of the mechanical arm (110), including the underlying structure arrangement will enhance the mechanism of mechanical arm to position the arm has a base end (110A) and mobile terminal (110b), on the surface of the base end mounted to the lifting mechanism. (114), but the mobile terminal (110b) in three-dimensional space relative to the base end mobile robot, the drilling device which are arranged on the movable end and drilling device (122) for holding the mounting seat (120), and a control unit for controlling the manipulator operation (134). The lifting mechanism preferably includes a shear jack lifting platform. The weight of the mechanical arm (110) and the arbitrary support structure (134) for the manipulator is less than 43kg, and preferably, each weight is less than 23kg.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于天花板和墙壁钻孔的移动机器人式钻孔装置及方法
本专利技术涉及用于天花板和墙壁钻孔的移动机器人式钻孔装置，以及使用该装置的钻孔方法。本专利技术还涉及减振组件和采用其的移动机器人式钻孔装置。
技术介绍
在建筑，特别是新的写字楼、购物中心等大型建筑的建造期间，在天花板和墙壁等表面的计量过程中，以及后续为了部件和建造基础设施(如布线、供水和排废管道、加热/制冷流体管道、空气调节管道、以及与这些服务相关联的泵、控制器等设备)的安装进行的钻孔过程中，需要花费大量的劳动力。当然，这里没有列出所有可能情况。在天花板中钻孔很自然的是非常困难的操作，因为工人通常不得不站在梯子或平台上以达到钻孔点，然后将沉重的钻孔设备举过他/她的头。这个工作通常产生高浓度的粉尘，为了满足最起码的健康和安全要求，工人将不得不遵守耳朵、眼睛和呼吸保护等。标记过程尤其是非常耗时的，并且所钻的孔的最终定位、孔的深度和钻孔角度的精确度均受制于工人的技艺。当前，工人将根据已经在电脑上预先制备的作为电子模型的平面图进行施工。随着计算机处理能力的提高，被纳入电子建筑信息模型(也被称为“BIM”文件)中的细节也增多了，因此现在这些BIM文件可能还指定了要被安装在表面上的产品或部件的模型。与在天花板，特别是混凝土天花板中钻孔有关的困难早已被承认，并且已经进行了一些尝试以使得从事这种工作的工人工作得更轻松。在钻孔时，其中一个主要问题是噪声和粉尘的产生，这使得施工场地的恶劣环境更苛刻。通常连接至真空源的防尘环或防尘罩是可以得到的，并且已经成功地减少了正在进行的工作(例如，混凝土钻孔)直接产生的粉尘的一些副作用。使用旋转锤等电动工具的其中一个困难是它们的重量，使得它们难以长时间操作，特别是在头顶上工作时。不幸地，虽然已知的防尘环或防尘罩可能解决了与粉尘有关的问题，但是它们也显著增加了钻孔系统的重量。旋转锤等电动工具的另一个问题是在工具的操作过程中产生的大量振动。现有技术显示了与电动工具一起使用的减振技术的多个例子，其要么作为附件，要么嵌入在原设计中。这对于旋转锤是尤其常见的，例如，依赖于传递至工件的直接同轴能量，并且从这样的减振功能中受益的旋转钻孔或撞击装置。在这样的电动工具广泛使用的建筑行业中，现有技术的减振方案通常利用平衡锤来限制传递到工人的手/手臂，或者传递到保持和控制工具的机构的振动。另一些文献描述了用于固定与工件有关的旋转锤等电动工具的装置。当作用在大的和坚硬的工件上时，这种固定可能通过真空方式实现，真空方式允许工具或夹具有效地夹持至表面而不留下永久性标记。WO-A-2001/068300描述了一种用于夹持、钻孔和去除碎屑的系统，并且详细叙述了用于所有这些行为的气动的使用。它包括处于钻台形式并且安装在手推车上的钻孔装置，该手推车用于定位需要钻孔的地方的下方位置。集尘罩内的负压不仅是要去除碎屑，而且当在工件中钻孔时在钻子上施加可控量的压力。虽然在理论上工作尚佳，但是这些移动机械手通常很重的并且它们自身是很笨重的。在建筑行业中需要带有WO-A-2001/068300所述的装置的类似特征的轻便的装置，其可以安装至常规的旋转锤等装置，无需增加很多重量，因而使得它们能够被工人轻松地使用。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种机器人式钻孔装置，其配置为在建筑施工现场上的天花板或墙壁中钻孔。本专利技术还可以提供一种在建筑施工现场上的天花板或墙壁中钻孔的方法，包括：提供一种包括机械臂和钻孔装置的机器人式钻孔装置和控制单元；在所述控制单元的存储器中安装指令以便执行一组钻孔作业；设定第一位置；激活存储在所述存储器中的钻孔作业以使得所述机械臂依照安装的所述指令执行一组受控的动作，该组受控的动作操纵所述钻孔装置，并且在天花板或墙壁中钻多孔图案。本专利技术还可以提供一种计算机程序产品，当其加载到机器人式钻孔装置的控制单元的处理器上时，其可以确定机械臂要执行的一系列动作，以便操作钻孔装置就位并且在施工现场上的天花板或墙壁中钻多孔图案。该计算机程序产品可能还被配置为访问与所述天花板或墙壁有关的BIM文件作为确定的一部分。它还可能确定建筑的工作安排，确定在所述BIM文件中规定的孔的钻孔顺序。它还可能确定在钻孔作业开始前所述机器人式钻孔装置定位在所述建筑中的一个或多个位置。根据本专利技术的一个方面，提供了一种机器人式钻孔装置，其已经被改变以适于例如，在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔。该装置可能包括：机械臂，具有基座端和可移动端，所述可移动端能够在三维空间中相对于所述基座端移动；底层结构，其包括提升机构，所述机械臂的所述基座端固定至所述提升机构，所述提升机构布置为将所述机械臂提升至工作高度；安装座，其设置在所述机械臂的所述可移动端上，用于握持处于用于在天花板或墙壁中钻孔的配置中的钻孔装置；以及控制单元，其用于控制所述机械臂的运行。上述机器人式钻孔装置的一个优势在于：提升机构允许使用相对紧凑并且重量相对较轻的机械臂，同时(即使在安装假天花板之前的工业设备的情况下)还允许钻孔装置轻易地到达正常的最大天花板高度。虽然底层结构可能是合理地较重的，但是相较而言，机械臂和任意支撑结构(例如，包括机械臂的控制单元和辅助设备的机壳)是足够轻的，从而仅通过两个人(或者，在优选的情况下，仅通过一个人)就可以装配至底层结构。某些可选特征的简要说明以下是本专利技术可选的某些示例特征的简要说明。如上所述，装置可能包括机械臂和用于将所述机械臂提升至工作高度的底层结构。在优选的实施例中，所述底层结构是机动化的并且可能包括剪式千斤顶升降平台(剪式升降机)。这样的平台即使在上升到高的升高位置时也可以为机械臂提供相对稳定的基座。窄的剪式升降机是可用的，其可以穿过门廊。这些部件(电动的底层结构和机械臂)组合起来可以由单个操作人员相对轻松地在施工现场各处进行操纵。机械臂可能具有六个自由度，以允许其在三维空间内自由移动钻孔装置，并且在这个三维空间内控制钻孔装置的方向。机械臂可能是目前可用的、由硬塑料、复合材料或轻合金等轻质材料制成的机器人。机械臂可能伸至2m，或者更优选地小于2m，例如，约1到1.5m。将需要足够的强度提升钻孔装置，并且需要对钻尖施加足够的力以进行钻孔，优选地，导致锤击作用，而没有扭曲。可能需要大于50N，优选地，大于100N(例如100N到200N)的向上作用的力。然而，不需要是具有处理明显更大的负载的工业机器人。由于要由底层结构提升至工作高度，因此在本专利技术中可以使用更容易控制的机器人。优选地，控制单元被编程为使得机械臂一旦定位在需要钻一组孔的区域的下方，可以自主地继续钻完该组的所有孔，而无需操作人员的进一步的干预。同样地，可以高精确度地控制所钻的孔的深度和方向。并且，相较于已知的在钻完每个孔后均需要移动的钻台，在该组或图案中的每个孔的位置可以相对于钻的第一个孔或参考标记精确地设定，并且机械臂可以到达一组位置，无需对机器人式钻孔装置重新定位。更重要的是，这可能避免，或者至少减少预先标记所有孔的需要。优选地，机器人式钻孔装置包括位置引导系统，例如，激光引导系统。通过这种方式，装置可以相对于设定为与建筑相关的一组坐标引导其自身或者操纵其自身。这使得能够根据建筑师的计划精确地进行钻孔。这可以避免在开始钻孔作业前需要费劲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人式钻孔装置，其适于在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔，所述装置包括安装至底层结构的机械臂，所述底层结构包括布置为将所述机械臂提升至工作位置的提升机构，其中，所述机械臂具有基座端和可移动端，所述基座端安装至所述提升机构的上表面，所述可移动端能够在三维空间中相对于所述基座端移动，其中，所述机器人式钻孔装置还包括设置在所述可移动端上并且用于握持钻孔装置的安装座，以及用于控制所述机械臂的运行的控制单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.28 GB 1419182.91.一种机器人式钻孔装置，其适于在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔，所述装置包括安装至底层结构的机械臂，所述底层结构包括布置为将所述机械臂提升至工作位置的提升机构，其中，所述机械臂具有基座端和可移动端，所述基座端安装至所述提升机构的上表面，所述可移动端能够在三维空间中相对于所述基座端移动，其中，所述机器人式钻孔装置还包括设置在所述可移动端上并且用于握持钻孔装置的安装座，以及用于控制所述机械臂的运行的控制单元。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述提升机构包括剪式千斤顶提升平台。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述提升机构包括伸缩式升降机。4.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机械臂和用于所述机械臂的任何支撑结构的重量小于43kg，并且优选地，各自的重量均小于23kg。5.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机械臂的所述基座端包括肩关节，所述肩关节安装至一垂直面，并且在侧面方向上从所述垂直面延伸。6.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述控制单元还配置为控制所述底层结构的所述提升机构和/或所述底层结构的运动。7.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机械臂具有多个关节，这些关节可以在约六个自由度上操纵所述机械臂的所述可移动端。8.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机器人式钻孔装置包括钻孔装置和罩，所述钻孔装置配接至所述安装座，所述罩连接至所述钻孔装置并且连接至真空装置，以在围绕所述钻孔装置的钻头的区域提供吸力。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述罩布置为延伸超过所述钻头的钻尖。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，设置有阀，以控制所述罩内的吸力。11.根据权利要求8到10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括波纹管，以允许所述罩压紧在天花板或墙壁中所钻的孔。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述波纹管的内部成形为螺旋形，以在所述钻尖旋转时帮助碎屑朝向真空源移动。13.根据权利要求8到10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括伸缩体，以允许所述罩压紧在天花板或墙壁中所钻的孔。14.根据权利要求8到13中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括使得主真空腔内的粉尘和碎屑返回工件的表面的障碍物。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述障碍物迫使任何空气流穿过所述障碍物，并且在所述钻尖的旋转方向上朝向真空源。16.根据权利要求14到15中任意一项所述的装置，其特征在于，所述障碍物允许足够的流体连接，以在所述障碍物的上方或下方维持均衡的压力。17.根据权利要求14到16中任意一项所述的装置，其特征在于，所述障碍物包括布置为引起空气流中的涡旋的多个叶片。18.根据权利要求11到17中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括当到达规定的钻孔深度时打开的阀。19.根据以上任意一项所述的装置，其特征在于，所述安装座包括悬挂系统，所述悬挂系统提供足够的行程来适应振动。20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统包括布置为在衬套内沿着平行于钻头的轴的方向滑动的一个或多个杆或轨道。21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统的一侧包括用于安装所述机械臂的所述可移动端的板，所述悬挂系统的另一侧包括板，该板带有为所述钻孔装置提供底座的构造。22.根据权利要求19、20或21所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统包括一个或多个偏压装置，以将所述安装座返回至空挡位置。23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，还包括预紧调节器，用于调节在所述一个或多个偏压装置上的预紧。24.根据权利要求18到23中任意一项所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统包括线性位置传感器，所述线性位置传感器测量由于机械臂和钻孔装置之间的振动导致的瞬时相对位移。25.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈佛·霍尔沃森，汤姆·阿斯勒·亨宁格，康拉德·法葛吞，
申请(专利权)人：恩林克公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO