高空板材安裝機械系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化機械系統(tǒng)及建筑安裝技術(shù)領(lǐng)域，具體為高空板材安裝機械系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)水平的迅猛發(fā)展，人們對自動化機械系統(tǒng)的需求和要求也越來越高，自動化機械系統(tǒng)在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。而建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟的一個主要行業(yè)，機械系統(tǒng)應(yīng)用水平遠(yuǎn)低于其他行業(yè)。與此同時，建筑行業(yè)與其他行業(yè)相比，其工作環(huán)境往往具有非結(jié)構(gòu)化及不確定性的特點。因此建筑機械作為一個嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域，要求機械系統(tǒng)具有較高的靈活和穩(wěn)定性以及一定的環(huán)境自適應(yīng)和自規(guī)劃的特點。美國、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家對此極為重視，先后都實施了自己的建筑自動化機械研宄發(fā)展計劃并取得了一定成果。
[0003]社會經(jīng)濟的快速發(fā)展直接體現(xiàn)在城市建設(shè)和大型建筑的投資增長，近年來，伴隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展與大規(guī)模需求，大型場館建筑越來越多。目前大型場館、樓堂殿宇、火車站等大型建筑的幕墻裝修工程主要采用大理石或者玻璃等材料，這些材料為板形且重量大、尺寸大，常常采用干掛式工藝進行安裝，施工往往屬于高空作業(yè)，因此對于手工安裝來說難度較大。施工過程中需要在高空搭建施工架，需用輔助設(shè)施，更需要數(shù)量眾多的工人，工人的勞動強度很大，且經(jīng)常發(fā)生人身傷亡事故，現(xiàn)場安全性差，板材破損率高，施工進度緩慢，建筑質(zhì)量一致性差等。
[0004]目前板材自動化安裝技術(shù)僅限于低空安裝，相關(guān)技術(shù)包括板材干掛工藝安裝機器人(申請?zhí)朇N200910070741.6)，該機器人承載能力強、穩(wěn)定性高，但其重量較大，只適用于低空或者室內(nèi)；大型板材安裝機械手(申請?zhí)朇N201210546466.2)該機械手的末端調(diào)整裝置采用電動推桿和同步帶實現(xiàn)俯仰、擺動動作，小臂為串聯(lián)連接，可以搬運安裝大尺寸、大重量裝飾板材，但其機械手重量大、工作范圍有限，只適用于低空搬運和安裝。由于現(xiàn)階段的技術(shù)水平限制，在高空板材安裝方面仍停留于大量工人手工安裝，機器人的自重大、載荷集中等問題都有待解決。若采用蜘蛛車等提升裝置，雖然可以解決機器人載荷集中的問題，但是它的提升高度低、承載力小，很難滿足現(xiàn)在高空建筑外墻裝飾時對大型板材的安裝需求。另外導(dǎo)架(桅柱)式升降平臺雖然在豎直方向移動快速穩(wěn)定，但對于幕墻安裝機器人在同一高度上安裝范圍有限，必須滿足能夠比較方便的橫向移動。同時高空作業(yè)面臨著各種各樣的復(fù)雜環(huán)境，必須減少高空風(fēng)載，機器人和工人移動產(chǎn)生的震動，提高穩(wěn)定性。因此，迫切需要開發(fā)研制針對大尺寸、大重量石質(zhì)板材或玻璃幕墻干掛式工藝特點的高空建筑板材自動化安裝機械系統(tǒng)，以滿足社會需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種高空板材安裝機械系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于高空幕墻板材的自動化安裝，具有高工作效率，高穩(wěn)定性、高靈活性及高能重比的特點，尤其適用于大尺寸、大重量的建筑或裝飾板材的機械化自動化安裝施工，同時也適用于狹小空間的使用。
[0006]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種高空板材安裝機械系統(tǒng)，包括懸吊機構(gòu)、機械手、高空作業(yè)平臺和自動上料機構(gòu)；所述懸吊機構(gòu)工作時安裝在建筑物樓頂，承擔(dān)高空作業(yè)平臺的懸吊工作，懸吊機構(gòu)上安裝有吊索，高空作業(yè)平臺和自動上料機構(gòu)上均設(shè)有提升機，高空作業(yè)平臺和自動上料機構(gòu)均通過相應(yīng)的吊索與相應(yīng)的提升機相互配合作用移動，自動上料機構(gòu)安置在高空作業(yè)平臺與作業(yè)立面之間；所述機械手安裝在高空作業(yè)平臺上；其特征在于所述機械手具有六自由度，包括底座、旋轉(zhuǎn)機架、大臂平行四邊形機構(gòu)、末端姿態(tài)調(diào)整裝置、末端執(zhí)行器和小臂平行四邊形機構(gòu)，所述底座、旋轉(zhuǎn)機架、大臂平行四邊形機構(gòu)、小臂平行四邊形機構(gòu)、末端姿態(tài)調(diào)整裝置和末端執(zhí)行器依次連接；所述末端姿態(tài)調(diào)整裝置包括電動推桿組件、俯仰用固定支架、六軸電機-RV減速器組件、四軸電機-RV減速器組件和擺動用固定支架；所述四軸電機-RV減速器組件中部固定于擺動用固定支架上，四軸電機-RV減速器組件下部與俯仰用固定支架的上端相連，六軸電機-RV減速器組件的左端與俯仰用固定支架的右端固定連接，所述俯仰用固定支架和六軸電機-RV減速器組件的下端分別與電動推桿組件通過銷軸相連。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用自動上料機構(gòu)負(fù)責(zé)將大型板材從地面運輸?shù)桨惭b位置，提高了工作效率，U型主體的設(shè)計進一步減小了上料裝置的工作空間，強度增強。本發(fā)明中的機械手固定在高空作業(yè)平臺上，采用混聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，機械手具有六自由度，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化及有限元分析，設(shè)計結(jié)構(gòu)更合理，采用多個電機-RV減速器組件和電動推桿聯(lián)合作用實現(xiàn)了對末端執(zhí)行器的擺動、俯仰及轉(zhuǎn)動等動作的控制，同時具有剛度質(zhì)量比大、能重比高和工作空間大的優(yōu)點，機器人的大臂及小臂均采用鏤空板材焊接而成，大大降低了機器人單件生產(chǎn)的成本及本身的重量。尤其對機器人小臂進行優(yōu)化設(shè)計將小臂的重量從40.2kg降低到22.69kg，剛度增大49.0%。在高空作業(yè)平臺和自動上料機構(gòu)上都安裝有減震機構(gòu)，在遇到惡劣的工作環(huán)境時，可以降低系統(tǒng)震動，提高穩(wěn)定性和安全性。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)單人操作甚至無人操作，工人只需在高空作業(yè)平臺內(nèi)完成操作，降低了勞動量，操作簡單，安全系數(shù)高。因此，本發(fā)明能夠自動化安裝大型高空幕墻板材，且結(jié)構(gòu)緊湊，工作空間小，具有高穩(wěn)定性、高靈活性，結(jié)構(gòu)強度大，能重比高，外觀大方美觀，操作簡單等優(yōu)點，能夠大幅度提升建筑板材安裝工作效率及安全性，同時可有效減少工作人員數(shù)量及勞動量。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)一種實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)一種實施例的懸吊機構(gòu)I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)一種實施例的機械手2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)一種實施例的機械手2中大臂平行四邊形機構(gòu)203的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)一種實施例的機械手2中末端姿態(tài)調(diào)整裝置204的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖6為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)一種實施例的機械手2中小臂平行四邊形機構(gòu)206的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖7為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)中一種實施例的機械手2中末端執(zhí)行器205的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖8為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)中一種實施例的高空作業(yè)平臺3的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖9為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)中一種實施例的高空作業(yè)平臺3的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖10為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)中一種實施例的高空作業(yè)平臺3的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖11為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)中一種實施例的機械手安裝座3013的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖12為本發(fā)明高空板材安裝機械系統(tǒng)中一種實施例的自動上料機構(gòu)4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中，1-懸吊機構(gòu)、2-機械手、3-尚空作業(yè)平臺、4-自動上料機構(gòu)、5_建筑毛還墻面、6-作業(yè)