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一种用于改善地面结构的机器人

2021-02-01 00:29:16

一种用于改善地面结构的机器人

  技术领域

  本发明涉及一种用于改善地面结构的机器人,具体涉及一种用于水泥地面摊铺环氧地坪时使用的用于改善地面结构的机器人,尤其是表面结构疏松,起砂或是强度较低的水泥地面摊铺环氧地坪时使用的用于改善地面结构的机器人。

  背景技术

  环氧地坪是一种高强度、耐磨损、美观的地板,具有无接缝、质地坚实、耐药品性佳、防腐、防尘、保养方便、维护费用低廉等优点。现今大量使用与新建筑物地坪以及一些老旧建筑物的改造工程中。水泥砂浆或是混凝土浇筑的地面,由于各种原因,常见起砂、开裂、表面结构强度低等问题。对于一些需要负担较重载荷的场所,如停车场,厂房在摊铺环氧地坪之前,通常都要对这类起砂、开裂、表面结构强度较低的地面进行处理,常见是的在其表面浇筑自流平砂浆,严重的需要铲除后重新浇筑。这就使得工艺变得更加复杂,成本大幅提高。

  此外,整个摊铺工艺基本都是人工操作,如果要对地面进行精确和细致处理,人工就就相形见绌。所以通常都是进行全范围的整体处理,如重新浇筑。

  发明内容

  本发明的目的在于,提供一种能够对地面进行精细化处理,能够在起砂、结构疏松、强度较低的地面直接摊铺环氧地坪,且粘结强度大,地面和环氧地坪连续性强,结构密实的筑施工机器人。

  为了实现上述目的,本发明一种用于改善地面结构的机器人,包括机架、行走底盘、回弹组件、切割注浆组件、吸尘器、步进电机,激光测距模块以及控制模块;

  其中机架用于承载其它部件;

  所述行走底盘顶端与机架连接,用于带动机架和其它部件行走运动;

  所述回弹组件用于测定地面的回弹值,所述回弹组件包括多个电动回弹仪,电动回弹仪固定在机架前侧,测定端竖直向下设置,通过滑动机构沿机架上下移动;

  所述连接钉用于插入地面孔内;

  所述连接钉包括帽、钉杆、腹围、三角叶、螺纹、锥头、切削槽;

  所述钉帽为圆台形,下底小上底大,上底为向下底凸的弧面或球面,上底上开有与螺丝刀匹配的十字形槽;

  钉帽底端与同轴圆柱形性钉杆固定连接;

  所述腹围用于容置环氧树脂和固化剂,其包括硬质外壳和软质圆柱形内膜;内膜内径与钉杆外径相同;

  内膜与外壳之间分隔成四个腔,两个小腔装填固化剂,两个大腔装填环氧树脂;

  所述钉杆位于腹围内的部分上固定三角叶95;

  所述椭球部的最大外径比地面孔内径大1-3mm;

  所述顶杆在腹围的下侧外表面上设有螺纹;螺纹用于将顶杆拧入地面孔盲端;

  所述顶杆底端带有锥头,锥头上带有切削槽98;

  连接钉的总长在20-45mm范围内;

  所述锚定组件用于向地面钻孔,并将连接钉安装进入地面孔中;其包括机壳、钻孔组件、拧插组件、输送组件;

  所述机壳为六面体形,具有一个水平的对称面;

  所述钻孔组件、圆孔钻、圆孔伸缩油缸,圆孔伸缩油缸固定于机壳内壁上,其伸缩方向与水平面成35-55度夹角;圆孔伸缩油缸伸缩端与圆孔钻固定连接,圆孔钻的钻杆轴线与圆孔伸缩油缸伸缩方向平行;

  所述拧插组件用于推送和拧动连接钉,其包括电动螺丝刀,螺丝刀伸缩油缸,所述螺丝刀伸缩油缸与圆孔伸缩油缸对称设置的固定在机壳内壁上;所述电动螺丝刀的转动杆与螺丝刀伸缩油缸伸缩端同轴或是轴线平行;

  所述钻孔组件在机壳两个侧壁上数量相同,钻孔点可以对称也可以交错设置;

  所述输送组件用于将连接钉输送到与电动螺丝刀同轴位置;其包括输送盒、夹片以及输送管;输送盒宽度是连接钉最大外径的1.2-1.3倍;

  所述输送盒的底端固定两个对称的夹片,夹片由弹性材料制成,其下部包括弧形部,两个对称的夹片的弧形部之间的最小距离是连接钉最大直径的0.6-0.7;

  输送盒宽度方向与电动螺丝刀转动杆轴线平行,输送盒底端远离电动螺丝刀的一侧固定输送管,输送与电动螺丝刀转动杆同轴,所述夹片的弧形部为圆柱面,圆柱面轴线与电动螺丝刀转动杆同轴;

  输送组件固定在机壳内壁上且与拧插组件一一对应;

  所述吸尘器固定在机架上,通过软管与吸尘口连通,吸尘口固定在圆孔钻伸出机壳处,用于吸收钻孔形成的粉尘;

  所述步进电机用于转动锚定组件的机壳,

  所述激光测距模块,固定在机架上.

  进一步的,所述钉帽底部固定裙围,裙围包括圆环部和金属丝部,圆环部与钉帽同轴固定连接,金属丝部包括4-16根金属丝,金属丝与钉帽锥面平行或相对锥面外侧倾斜。

  进一步的,腹围外壳包括从上之下依次密封固定连接的上圆柱部、椭球部、下圆柱部。

  所述腹围内膜由圆柱形橡胶膜制成,橡胶膜两端与腹围外壳的两端密封固定连接。

  进一步的,机壳通过轴承定位于后滑动架的固定臂上。

  优选的,所述三角叶沿钉杆轴向长度是腹围轴向长度的1/2-3/4,沿钉杆径向的最大宽度1.5-2mm。

  优选的,所述圆孔钻钻杆为锥形钻,锥角10-25度。。

  本发明的有益效果在于,通过在地面上打孔并固定连接钉,能够有效的形成原始地面与后续铺装层之间的连续且紧密得了连接,改善地面结构,提高地面结构强度,且自动进行,大幅提高施工效率,避免了对地面重新浇筑或是铲除操作,节省工时和成本。

  附图说明

  图1是本发明结构示意图。

  图2是回弹检测组示意图。

  图3是图2的左视图。

  图4是连接钉示意图。

  图5是连接钉主剖视图。

  图6是腹围示意图。

  图7是图6A-A向剖视图。

  图8是图6B-B向剖视图且与夹片配合示意图。

  图9是输送组件与连接钉以及电动螺丝刀配合结构示意图。

  图10是锚定组件结构示意图。

  图11是控制组件示意图。

  图中,机器人100,机架10、前滑动架11、后滑动架12,固定臂121,行走底盘20、转向座21,回弹组件30、电动回弹仪31;

  锚定组件40、钻孔组件41、圆孔钻411、圆孔伸缩油缸412,拧插组件42、螺丝刀伸缩油缸422、电动螺丝刀421,输送组件43、输送盒431、夹片432;

  吸尘器50、软管51、步进电机70,激光测距模块80;

  连接钉90、钉帽91、钉杆92、裙围93、腹围94、三角叶95、螺纹96、锥头97、切削槽98。

  具体实施方式

  了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

  需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

  除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

  如图1-11所示,一种用于改善地面结构的机器人100,包括机架10、行走底盘20、回弹组件30、切割注浆组件40、吸尘器50、、步进电机70,激光测距模块80以及控制模块;

  其中机架10用于承载其它部件;其包括前滑动架11、后滑动架12,前滑动架11包括竖向设置的滑槽和固定架,固定架与滑槽滑动配合,能够沿滑槽上下移动,动力通过电机或液压机提供;后滑动架12也包括滑槽和固定架,固定架与滑槽滑动配合,能够沿滑槽上下移动,动力通过电机或液压机提供,其固定架包括两个间隔设置的固定臂121;

  所述行走底盘20顶端与机架连接,用于带动机架和其它部件行走运动;所述行走底盘20包括两个平行履带式行走轮组,顶面中心处固定设置转向座21,转向座21可使用挖掘机车身转向结构,也可以使用单独的电机带动轴承内圈或外圈转动进而带动机架10旋转;左侧的履带轮组由左轮毂电机传动,右侧的履带轮组由右轮毂电机传动。

  所述回弹组件30用于测定地面的回弹值,进而获取地面强度数值,评估地面结构强度;所述回弹组件30包括多个电动回弹仪31,电动回弹仪31固定在前滑动架11的固定架上,测定端能够竖直向下;电动回弹仪31可以固定在一个平面上,也可以固定在六边形或是圆形筒内,筒体转动能够将电动回弹仪31的检测端竖直向下;使用筒的目的是因为平面上布置的回弹仪数量有限,单位面积,如每400平方厘米上的回弹点数量可能达不到检测标准要求的数量。因此可以在圆筒或是六边形筒内交错布置电动回弹仪31(如图2-3所示),从而能够进行足够数量的回弹检测;

  所述连接钉90用于插入地面孔内,利用预留在孔外的部分与后续摊铺层形成紧密连接,同时后续摊铺层在液态状态下会填满连接钉90与地面孔之间的空隙,形成深层与表层之间的连续且紧密的连接,改善地面结构连续性,提高地面结构强度;

  如图4-8所示,其包括帽91、钉杆93、裙围92、腹围94、三角叶95、螺纹96、锥头97、切削槽98;

  所述钉帽91为圆台形,下底小上底大,上底为向下底凸的弧面或球面,为了方便螺丝刀对准,上底上开有与螺丝刀匹配的十字形槽;

  钉帽91底端与同轴圆柱形性钉杆93固定连接;

  钉帽91底部固定裙围92,裙围92包括圆环部和金属丝部,圆环部与钉帽91同轴固定连接,金属丝部包括4-16根金属丝,金属丝与钉帽91锥面平行或相对锥面外侧倾斜,金属丝用于提高钉帽91与后续铺装材料之间的接触面积;

  所述腹围94用于容置环氧树脂和固化剂,其外壳包括从上之下依次密封固定连接的上圆柱部941、椭球部942、下圆柱部943;所述腹围94内层由圆柱形橡胶膜制成,橡胶膜两端与腹围94外壳的两端密封固定连接;橡胶膜与外壳之间分隔成四个腔,两个小腔装填固化剂,两个大腔装填环氧树脂;

  所述钉杆93位于腹围94内的部分上固定三角叶95,,用于在钉杆旋转时撕破所述橡胶膜;所述三角叶沿钉杆轴向长度是腹围轴向长度的1/2-3/4,沿钉杆径向的最大宽度1.5-2mm。

  所述椭球部942的最大外径比地面孔内径大1-3mm;外壳由塑料或金属片制成,外表面带有防滑刻痕或是点状凸起;外壳用于与地面孔形成摩擦紧密或是配合;

  橡胶膜内壁上可以设置安装槽,在将腹围94套在钉杆上时,需要将腹围94沿钉杆轴向移动,此时三角叶对准安装槽,不会划破橡胶膜,但是在钉杆93沿轴线自转时,腹围94外壳与地面孔紧密配合,三角叶相对橡胶膜转动,从而将橡胶膜撕破;

  所述顶杆93在腹围94的下侧外表面上设有螺纹96;螺纹96用于将顶杆93拧入地面孔盲端;

  所述顶杆93底端带有锥头97,锥头97上带有切削槽98,锥头97和切削槽98都用于在地面孔盲孔打孔;

  锥头97和切削槽98在地面孔盲端打孔,螺纹随后拧入孔中,提高顶杆93与地面孔之间的连接强度;

  连接钉90的总长在20-45mm范围内;

  所述锚定组件40用于向地面钻孔,并将连接钉90安装进入地面孔中;其包括机壳、钻孔组件41、拧插组件42、输送组件43;

  所述机壳为六面体形,具有一个水平的对称面;

  所述钻孔组件41、圆孔钻411、圆孔伸缩油缸412,圆孔伸缩油缸412固定于机壳内壁上,其伸缩方向与水平面成35-55度夹角;圆孔伸缩油缸412伸缩端与圆孔钻411固定连接,圆孔钻411的钻杆轴线与圆孔伸缩油缸412伸缩方向平行;圆孔钻411可以通过滑动部件与机壳滑动配合,提高稳定性;所述圆孔钻钻杆为锥形钻,锥角10-25度。有锥度的孔有利于连接钉90与孔结合。

  所述拧插组件42用于推送和拧动连接钉90,其包括电动螺丝刀421,螺丝刀伸缩油缸422,所述螺丝刀伸缩油缸422与圆孔伸缩油缸412对称设置的固定在机壳内壁上;所述电动螺丝刀421的转动杆与螺丝刀伸缩油缸422伸缩端同轴或是轴线平行;

  所述钻孔组件41在机壳两个侧壁上数量相同,钻孔点可以对称也可以交错设置;

  所述输送组件43用于将连接钉90输送到与电动螺丝刀同轴位置;其包括输送盒431、夹片432以及输送管433;输送盒431宽度是连接钉90最大外径的1.2-1.3倍;这样设计主要是为了便于连接钉90顺畅的滑落,同时避免连接钉相互交错在输送盒431内挤压而无法下落;所述输送盒431的底端固定两个对称的夹片432,夹片432由弹性材料制成,可以是橡胶片或是塑料片,其下部包括弧形部,两个对称的夹片432的弧形部之间的最小距离是连接钉最大直径的0.6-0.7,使两个夹片能够包夹连接钉90;

  如图9所示,输送盒431宽度方向与电动螺丝刀421转动杆轴线平行,输送盒431底端远离电动螺丝刀421的一侧固定输送管433,输送433与电动螺丝刀421转动杆同轴,所述夹片432的弧形部为圆柱面,圆柱面轴线与电动螺丝刀421转动杆同轴;

  输送组件43固定在机壳内壁上且与拧插组件42一一对应;

  所述吸尘器50固定在机架上,通过软管51与吸尘口连通,吸尘口固定在圆孔钻411伸出机壳处,用于吸收钻孔形成的粉尘;

  所述步进电机70用于锚定组件40的机壳,机壳通过轴承定位于后滑动架12的固定臂121上;步进电机70能够控制机壳180度的翻转,使钻孔组件41和拧插组件42较低工作;

  所述激光测距模块80,用于检测回弹组件30底边与底面之间的距离;当然激光测距模块80可以有更多个,固定在机壳上,能够测定机壳底面与地面之间的距离

  所述机壳最好是有对称面的形状,如六面柱(如图1),主要是为了便于翻转后调整纵向位置;

  还包括控制组件,控制组件包括电源模块、控制模块、检测模块和执行模块;

  所述电源模块用于向控制模块、检测模块和执行模块供电;

  所述检测模块包括电动回弹仪和激光测距模块;

  所述电动回弹仪用于检测地面回弹值,并将回弹值发送至控制模块;

  所述激光测距模块用于检测距离信息,并将距离信息发送至控制模块;

  所述控制模块是单片机,可选范围较多,实际试验时使用的是C8051F020单片机,用于接收检测模块发送的信息,并形成操作指令发送至执行模块;

  所述执行模块包括左轮毂电机、右轮毂电机,前液压缸、后液压缸、转向电机、圆孔钻411、圆孔伸缩油缸412、电动螺丝刀421、螺丝刀伸缩油缸422、吸尘器、步进电机70;

  其中左轮毂电机和右轮毂电机接收控制模块发送的指令,用于分别向左履带轮组、右履带轮组提供动力;

  所述前液压缸接收控制模块发送的指令用于提升或降低前固定架纵向位置;

  所述后液压缸接收控制模块发送的指令用于提升或降低后固定架纵向位置;

  所述转向电机接收控制模块发送的指令用调整机架10相对于底盘的角度;

  所述圆孔钻接收控制模块发送的指令用于在地面上钻圆孔;

  所述吸尘器50接收控制模块发送的指令用于吸收地面粉尘;

  所述圆孔伸缩油缸接收控制模块发送的指令用于带动圆孔钻411沿其轴线轴向移动;

  所述螺丝刀伸缩油缸422接收控制模块发送的指令用于推送电动电动螺丝刀至指定位置;

  电动螺丝刀421接收控制模块发送的指令用于拧动连接钉90,将连接钉90底端拧入地面孔中;

  所述步进电机70接收控制模块发送的指令用于带动切割注浆组件40旋转。

  工作过程如下:

  机器人100放置在地面上,激光测距模块80检测回弹组件30与地面之间的距离,距离信息发送至控制模块,根据预设(即电动回弹仪与激光测距模块80之间的纵向距离与测距模块检测到的其与地面之间的距离信息相减即可得到电动回弹仪与地面之间的距离)控制模块控制前液压缸工作,带动电动回弹仪30向下移动至接触地面。

  接着电动回弹仪30工作,检测地面的回弹值,并将回弹值信息发送至控制模块,控制模块收到回弹值,可以加和后与预设值进行比对,也可以去掉最大和最小值后计算平均值与预设值进行比对,然后根据预设数值范围选择钻孔深度;

  钻孔同时吸尘器50工作,将粉尘吸出;

  钻孔完成后,步进电机70带动机壳转动,螺丝刀伸缩油缸422伸出使电动螺丝刀将最底端连接钉90从夹片432推入输送管43中,在进一步推入地面孔中,电动螺丝刀工作,转动杆转动,一方面,连接钉底端向下切削螺纹拧入地面孔盲端;另一方面,腹围直径稍大于地面孔内径,钉杆93转动,三角叶95破坏橡胶膜,环氧树脂和固化剂流出,逐渐深入地面孔中,粘结地面孔和连接钉。

  在后续铺装中,底涂材料与连接钉粘结强度相比于地面要打的多,且连接钉深入地面内能够有效的提高整体的涂装连续性和结构强度。

  以上所述仅为本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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