本發(fā)明涉及自動堆砌設備及其控制技術，尤其涉及一種自動堆砌機及砌墻控制方法。

背景技術：

隨著科學技術的不斷進步，越來越多的人工勞動由自動機械設備取代完成，例如應用于建筑行業(yè)、物流行業(yè)的自動堆砌機。特別是在建筑行業(yè)中，隨著建筑技術的不斷進步，雖然框架結構建筑成為主流，但墻體砌筑一直仍采用手工作業(yè)方式。這種砌筑方式勞動強度大，人員需求多，工作效率低，質量不穩(wěn)定。特別是近年來我國人力成本快速上升，用工荒時常出現(xiàn)，對勞動密集型的建筑業(yè)帶來較大影響。

現(xiàn)有技術中提出了一些自動砌墻機方案，但這些方案有的設備結構復雜，成本太高，不易于推廣應用；有的自動化程度低，砌墻精度難以保證；有的仍需要人工將磚塊擺放到合適位置，難以有效降低勞動強度，砌墻效率仍然較低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單可靠、自動堆放精度和效率高，應用范圍廣的自動堆砌機及砌墻控制方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種自動堆砌機，包括底盤、支架、變幅伸縮機構、直線伸縮機構、夾爪機構和夾爪水平保持機構，所述支架裝設于底盤上，所述直線伸縮機構一端與支架上端鉸接，另一端通過夾爪水平保持機構與夾爪機構連接，所述變幅伸縮機構一端與支架鉸接，另一端鉸接于直線伸縮機構中部。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述直線伸縮機構包括基本臂、伸縮臂和伸縮驅動件，所述基本臂與支架上端鉸接，所述伸縮臂與基本臂平行設置，所述伸縮驅動件的驅動端與伸縮臂連接，在伸縮驅動件的驅動下伸縮臂相對于基本臂作伸縮運動，所述變幅伸縮機構鉸接于基本臂中部。

所述夾爪水平保持機構包括夾爪垂向臂、垂向臂固定輪、支架臂上滑輪、支架臂下滑輪、基本臂端滑輪和鋼絲繩，所述夾爪垂向臂一端與伸縮臂前端鉸接，夾爪垂向臂另一端與夾爪機構固定連接，所述垂向臂固定輪固定于夾爪垂向臂上，所述支架臂上滑輪和支架臂下滑輪均固定于支架上端，且支架臂上滑輪和支架臂下滑輪的轉動中心連線垂直于水平面設置，所述基本臂端滑輪設于基本臂前端，所述鋼絲繩一端與垂向臂固定輪固定連接，另一端依次繞過支架臂上滑輪、支架臂下滑輪和基本臂端滑輪后與伸縮臂尾端固定連接，所述垂向臂固定輪、支架臂上滑輪和支架臂下滑輪直徑相等。

所述夾爪機構包括爪架、夾爪本體和夾爪旋轉機構，所述爪架與夾爪垂向臂上端固定連接，所述夾爪本體通過夾爪旋轉機構可轉動的裝設于爪架上，且夾爪本體旋轉軸線垂直于水平面設置。

所述夾爪旋轉機構包括伺服電機、主動帶輪、從動帶輪和皮帶，所述主動帶輪裝設于伺服電機輸出端，所述從動帶輪裝設于爪架上并與夾爪本體連接，所述皮帶繞設于主動帶輪和從動帶輪上。

所述底盤包括基座和回轉機構，所述回轉機構裝設于基座上，所述支架下端與回轉機構固定連接。

所述變幅伸縮機構為液壓油缸或電動缸或電機驅動的螺母絲杠副。

一種基于自動堆砌機的砌墻控制方法，包括以下步驟：

S1：主機定位，將自動堆砌機定位至待砌墻體與磚跺之間，且待砌墻體與磚跺位于自動堆砌機的作業(yè)范圍內，固定底盤，設備復位；

S2：磚跺定位，人工控制夾爪機構至磚跺位置，在磚跺中夾取第一塊磚，設備記錄夾取位置和姿態(tài)；

S3：墻體定位，人工控制夾爪機構至待砌墻體位置，放下第一塊磚，設備記錄第一塊磚的擺放位置和姿態(tài)，設備據此解算出待砌墻體的空間位置；

S4：確定下一磚塊的位置和姿態(tài)，設備自動探測或人工告知下一磚塊方位，并根據待砌墻體的空間位置自動解算下一磚塊的擺放位置和姿態(tài)；

S5：自動復位抓取下一磚塊，夾爪機構根據從磚跺運動至待砌墻體的過程逆運動，回到上一塊磚的夾取位置和姿態(tài)，再根據傳感器探測和/或解算分析自動定位下一磚塊的位置，夾取下一磚塊后，自動記錄夾取位置和姿態(tài)；

S6：自動砌筑，根據解算出的下一磚塊的位置和姿態(tài)，夾爪機構自動將磚塊移動至待砌墻體的待砌位置；

S7：檢驗，檢查磚塊砌筑的位置和姿態(tài)是否滿足要求，若位置或姿態(tài)不滿足要求，則執(zhí)行步驟S8，若位置和姿態(tài)滿足要求則放下塊磚，返回執(zhí)行步驟S4；

S8：墻位調整，人工控制夾爪機構調整至準確位置和姿態(tài)，放下塊磚并自動記錄調整后的放磚位置和姿態(tài)，設備根據墻體定位和歷次墻位調整所記錄的放磚位置和姿態(tài)，解算出新的待砌墻體空間位置，返回執(zhí)行步驟S4。

作為上述技術方案的進一步改進：

在夾爪機構放下磚塊前，人工進行抹漿作業(yè)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明的自動堆砌機，結構簡單可靠，采用直線伸縮機構一端與支架上端鉸接，另一端通過夾爪水平保持機構與夾爪機構連接，并由變幅伸縮機構控制其俯仰的結構，可以大大提高夾爪運動的控制精度和運動速度，從而提高自動堆放精度和效率，可實現(xiàn)全自動的堆放，無需人工干預，降低工人勞動強度，擴大了自動堆砌機的應用范圍。夾爪水平保持機構采用鋼絲繩與滑輪構成，能夠自動適應直線伸縮機構長度變化，結構簡單，制作成本低。

本發(fā)明的基于自動堆砌機的砌墻控制方法，第一塊磚的抓取與砌筑由人工控制設備完成，通過自動記錄、解算分析、傳感器探測自動進行下一磚塊的抓取與砌筑，自動化程度大大提高；并且，通過對自動砌筑磚塊的位置和姿態(tài)檢查，可及時的進行人工校準，從而確保墻體的砌筑質量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明中夾爪水平保持機構的立體結構示意圖。

圖3是本發(fā)明中夾爪旋轉機構的立體結構示意圖。

圖4是本發(fā)明砌墻控制方法的流程圖。

圖中各標號表示：

1、底盤；100、待砌墻體；11、基座；12、回轉機構；200、磚跺；3、支架；4、變幅伸縮機構；5、直線伸縮機構；51、基本臂；52、伸縮臂；53、伸縮驅動件；6、夾爪機構；61、爪架；62、夾爪本體；63、夾爪旋轉機構；631、伺服電機；632、主動帶輪；633、從動帶輪；634、皮帶；7、夾爪水平保持機構；71、夾爪垂向臂；72、垂向臂固定輪；73、支架臂上滑輪；74、支架臂下滑輪；75、基本臂端滑輪；76、鋼絲繩。

具體實施方式

圖1至圖3示出了本發(fā)明的一種自動堆砌機實施例，該自動堆砌機包括底盤1、支架3、變幅伸縮機構4、直線伸縮機構5、夾爪機構6和用于使夾爪機構6保持水平的夾爪水平保持機構7，支架3裝設于底盤1上，直線伸縮機構5一端與支架3上端鉸接，另一端通過夾爪水平保持機構7與夾爪機構6連接，變幅伸縮機構4一端與支架3鉸接，另一端鉸接于直線伸縮機構5中部。本發(fā)明的自動堆砌機，結構簡單可靠，采用直線伸縮機構5一端與支架3上端鉸接，另一端通過夾爪水平保持機構7與夾爪機構6連接、并由變幅伸縮機構4控制其俯仰的結構，可以提高夾爪運動的控制精度和運動速度，從而大大提高自動堆放精度和效率，可實現(xiàn)全自動的堆放，無需人工干預，降低工人勞動強度，擴大了自動堆砌機的應用范圍。

本實施例中，直線伸縮機構5包括基本臂51、伸縮臂52和伸縮驅動件53，基本臂51與支架3上端鉸接，伸縮臂52與基本臂51平行設置，伸縮驅動件53的驅動端與伸縮臂52連接，在伸縮驅動件53的驅動下伸縮臂52相對于基本臂51作伸縮運動，變幅伸縮機構4鉸接于基本臂51中部。

本實施例中，夾爪水平保持機構7包括夾爪垂向臂71、垂向臂固定輪72、支架臂上滑輪73、支架臂下滑輪74、基本臂端滑輪75和鋼絲繩76，夾爪垂向臂71下端與伸縮臂52前端鉸接，夾爪垂向臂71上端與夾爪機構6固定連接，垂向臂固定輪72固定于夾爪垂向臂71上，支架臂上滑輪73和支架臂下滑輪74均固定于支架3上端，且支架臂上滑輪73和支架臂下滑輪74的轉動中心連線垂直于水平面設置，基本臂端滑輪75設于基本臂51前端，鋼絲繩76一端與垂向臂固定輪72固定連接，另一端依次繞過支架臂上滑輪73、支架臂下滑輪74和基本臂端滑輪75后與伸縮臂52尾端固定連接，垂向臂固定輪72、支架臂上滑輪73和支架臂下滑輪74直徑相等。夾爪水平保持機構7采用鋼絲繩76與滑輪構成，其結構大大簡化，制作成本低，且控制精度高。當變幅伸縮機構4驅動直線伸縮機構5作俯仰運動時，在鋼絲繩76作用下，夾爪垂向臂71及其上的夾爪機構6將保持其原有的水平狀態(tài)，從而方便夾放物件，且簡化了控制程序；當直線伸縮機構5伸縮時，鋼絲繩76兩端的固定點隨伸縮臂52同步運動，并能繼續(xù)保持夾爪垂向臂71及其上的夾爪機構6處于其原有的水平狀態(tài)。

本實施例中，夾爪機構6包括爪架61、夾爪本體62和夾爪旋轉機構63，爪架61與夾爪垂向臂71上端固定連接，夾爪本體62通過夾爪旋轉機構63可轉動的裝設于爪架61上，且夾爪本體62旋轉軸線垂直于水平面設置。夾爪旋轉機構63包括伺服電機631、主動帶輪632、從動帶輪633和皮帶634，主動帶輪632裝設于伺服電機631輸出端，從動帶輪633裝設于爪架61上并與夾爪本體62連接，皮帶634繞設于主動帶輪632和從動帶輪633上。該夾爪旋轉機構63可以靈活、精確地控制夾爪本體62的旋轉角度，配合夾爪水平保持機構7和設備主體的回轉運動、俯仰運動和伸縮運動，從而實現(xiàn)了夾爪空間位置和姿態(tài)的精確控制，能確保自動堆砌的精確度。

本實施例中，底盤1包括基座11和回轉機構12，回轉機構12裝設于基座11上，支架3下端與回轉機構12固定連接。

本實施例中，變幅伸縮機構4為電動缸，在其它實施例中也可采用液壓油缸或電機驅動的螺母絲杠副。

本實施例的基于自動堆砌機的砌墻控制方法流程如圖4所示，該方法包括以下步驟：

S1：主機定位，將自動堆砌機定位至待砌墻體100與磚跺200之間，且待砌墻體100與磚跺200位于自動堆砌機的作業(yè)范圍內，固定底盤1，設備復位；

S2：磚跺定位，人工控制夾爪機構6至磚跺200位置，在磚跺200中夾取第一塊磚，設備記錄夾取位置和姿態(tài)；

S3：墻體定位，人工控制夾爪機構6至待砌墻體100位置，放下第一塊磚，設備記錄第一塊磚的擺放位置和姿態(tài)，設備據此解算出待砌墻體100的空間位置；

S4：確定下一磚塊的位置和姿態(tài)，設備自動探測或人工告知下一磚塊方位，并根據待砌墻體100的空間位置自動解算下一磚塊的擺放位置和姿態(tài)；

S5：自動復位抓取下一磚塊，夾爪機構6根據從磚跺200運動至待砌墻體100的過程逆運動，回到上一塊磚的夾取位置和姿態(tài)，再根據傳感器探測和解算分析自動定位下一磚塊的位置，夾取下一磚塊后，自動記錄夾取位置和姿態(tài)（在其他實施例中也可僅通過傳感器探測或解算分析自動定位下一磚塊的位置）；

S6：自動砌筑，根據解算出的下一磚塊的位置和姿態(tài)，夾爪機構6自動將磚塊移動至待砌墻體100的待砌位置；

S7：檢驗，檢查磚塊砌筑的位置和姿態(tài)是否滿足要求，若位置或姿態(tài)不滿足要求，則執(zhí)行步驟S8，若位置和姿態(tài)滿足要求則放下塊磚，返回執(zhí)行步驟S4；

S8：墻位調整，人工控制夾爪機構6調整至準確位置和姿態(tài)，放下塊磚并自動記錄調整后的放磚位置和姿態(tài)，設備根據墻體定位和歷次墻位調整所記錄的放磚位置和姿態(tài)，解算出新的待砌墻體100空間位置，返回執(zhí)行步驟S4。

本實施例中，在夾爪機構6放下磚塊前，人工進行抹漿作業(yè)。

本發(fā)明的基于自動堆砌機的砌墻控制方法，第一塊磚的抓取與砌筑由人工控制設備完成，通過自動記錄、解算分析、傳感器探測自動進行下一磚塊的抓取與砌筑，自動化程度大大提高；并且，通過步驟S7對自動砌筑磚塊的位置和姿態(tài)檢查，可及時的進行人工校準，從而確保墻體的砌筑質量。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術方案保護的范圍內。