墻板安裝機器人的創(chuàng)新設計與研究

陳果　張波　尹顯明

【摘 要】針對墻板的安裝，設計了新型墻板安裝機器人，重點介紹了墻板抓取裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作流程，并在UG軟件中進行了三維建模及運動仿真。該結(jié)構(gòu)簡單，滿足墻板抓取要求，對同類產(chǎn)品的研發(fā)和改進具有較高的參考價值。

【關鍵詞】墻板；抓取裝置；設計

【Abstract】Introduced the basic structure and workflow of the crawling devices， and designed a new wallboard gripping device， used the UG software to model 3D and motion simulation. The structure is simple， it meets the requirements. Whats more， compared with similar products， its development and improvement has the high reference value.

【Key words】The wall； The grab device； Designing

0 引言

在我國，機械設備在建筑行業(yè)中有著非常廣泛的應用，機械設備的性能直接影響到建筑工程的工期和質(zhì)量。據(jù)市場調(diào)查，目前國內(nèi)墻體條板（如圖1所示）的搬運和安裝主要靠傳統(tǒng)的人工來完成，因條板塊大、重，不但施工效率低、施工質(zhì)量欠佳，且施工安全沒有保證，給條板施工安裝帶來諸多不便。為實現(xiàn)住宅的現(xiàn)代化施工，提高人們生活質(zhì)量的需要，墻板安裝機器人的研制成功，將大大改善施工條件，提高施工效率，保證可靠的施工質(zhì)量和人身安全。該機器人具有設計結(jié)構(gòu)緊湊，施工現(xiàn)場行走靈活，設有條板的快捷裝夾裝置，液壓升降，墻板翻轉(zhuǎn)、調(diào)位和安全鎖定功能，一人操作，2～3人即可現(xiàn)場輕松安裝，大大降低勞動強度。該機還具有叉車裝卸貨物的功能，實現(xiàn)一機兩用，是建材墻體條板生產(chǎn)企業(yè)和墻體條板施工單位理想的施工專用設備。

1 墻板安裝機器人的總體設計

目前市場上的隔墻板材料參數(shù)長度：2.8米；寬度：0.6米；厚度：0.09米和0.12米；重量：58kg/m2～64kg/m2。經(jīng)過調(diào)查，一般來講，輕質(zhì)隔墻板的重量在350斤以下。墻板安裝機器人的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

該墻板安裝機器人可抓取臥式、立式堆放的墻板。首先啟動機器人靠近墻板，操控按鈕使升降裝置將抓取裝置放置一定的高度，通過抓取裝置中的吸盤吸住墻板，再通過鏈條提升整個抓取裝置，運行小車到相應的工位，調(diào)整安裝位置，即可安裝墻板。

2 抓取裝置的設計

根據(jù)日常墻板的堆放、搬運及安裝等工況，設計了新型抓取裝置。該裝置包括吸附裝置、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)A、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)B。如圖3所示。

整個抓取裝置可安裝在升降裝置的掛架上，拆裝也比較方便。該抓取裝置主要針對墻板平放和豎放工況。工作流程如下：

（1）墻板平放狀態(tài)下，整個抓取裝置可以直接進行抓取，小車運行到抓取墻板的工位，通過調(diào)節(jié)車載本體上的升降裝置，使真空吸盤貼在墻板表面，開啟真空泵吸附墻板；整個小車運行到墻板的安裝工位時，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)B開始工作，使墻板豎立起來，實現(xiàn)墻板的安裝。

（2）墻板豎立堆放狀態(tài)下，調(diào)節(jié)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)B，使真空吸盤貼在墻板表面，開啟真空泵吸附墻板；再調(diào)節(jié)車載本體上的升降裝置達到一定的高度；整個小車運行到墻板的安裝工位時，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)B開始工作，使墻板豎立起來，實現(xiàn)墻板的安裝。

2.1 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的設計

針對墻板的平放和豎放狀態(tài)，需要設計相應的裝置來完成動作，整個抓取裝置包括翻轉(zhuǎn)機構(gòu)A和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)B。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)A主要是通過四桿裝置來實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)B主要是通過液壓缸的伸縮使支架連接桿翻轉(zhuǎn)，完成相應動作。

2.3 抓取裝置的校驗

整個抓取裝置的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在UG的仿真模塊中，按照預定的參數(shù)，校驗運動狀態(tài)，如圖5所示。

經(jīng)過校驗，各個結(jié)構(gòu)滿足設計要求。

3 結(jié)語

該抓取裝置以采用了液壓裝置和吸盤裝置，可以完成墻板在平放和豎放工況下的正常安裝，提高了墻板的安裝效率；對建筑板材安裝設備的研發(fā)具有較高的參考價值。

【參考文獻】

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]胡仁喜，康士廷.UGNX8.0動力學與有限元分析[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[4]李雪梅，曾德懷，丁峰.真空吸盤的設計與應用[J].液壓與氣動，2004（3）：48-49.

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