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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 靈活高效模擬鋪磚機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目的提出針對(duì)當(dāng)前人們時(shí)間觀念的不斷增強(qiáng)、自動(dòng)化機(jī)械的廣泛需求等種種問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)可以自動(dòng)完成運(yùn)磚、鋪磚、壓路多道工序的靈活高效模擬鋪磚機(jī)器人。此機(jī)器人擁有大容量磚塊存儲(chǔ)箱，自動(dòng)提升，完成提磚工作；推磚裝置能精確將磚送至鋪磚系統(tǒng)；鋪磚系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，打破以往鋪磚觀念，通過并聯(lián)反向旋轉(zhuǎn)皮帶輪將一排磚送至地面，結(jié)合壓磚結(jié)構(gòu)完成鋪磚工作；自動(dòng)化程度高。
- 詳細(xì)介紹：
- 工作原理及分析：靈活高效鋪磚機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，利用銷軸連接便于拆卸及安裝。該機(jī)器人主要分為六部分，分別是車體前進(jìn)及轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng)，磚塊提升裝置，雙滑軌穩(wěn)定推磚裝置，鋪設(shè)水泥裝置，循環(huán)式鋪磚系統(tǒng)，同步電機(jī)平路裝置。 3.1 車體前進(jìn)及轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng) （1） 結(jié)構(gòu)： ①轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用一個(gè)較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)帶動(dòng)齒輪組進(jìn)行前輪轉(zhuǎn)向，使機(jī)器人可以自由轉(zhuǎn)向，增加了此鋪路設(shè)備的靈活性以及機(jī)動(dòng)性。 ②動(dòng)力結(jié)構(gòu)：齒輪組與減速電機(jī)相連，通過電機(jī)與齒輪組將動(dòng)力傳送給主動(dòng)輪，給整個(gè)車體提供前進(jìn)后退的動(dòng)力，這種結(jié)構(gòu)使得車體擁有更強(qiáng)大的前進(jìn)動(dòng)力，并且擁有較大負(fù)載量。 （2）功能： 減速電機(jī)帶動(dòng)齒輪組為車體的移動(dòng)提供動(dòng)力，確保鋪磚工作的完成，通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使車體移動(dòng)精確距離（如精確到一塊磚的距離），使鋪磚效果更好，鋪磚更緊密、更結(jié)實(shí)。 3.2磚塊提升裝置 （1）結(jié)構(gòu)：并聯(lián)滑塊機(jī)構(gòu)、提磚板接觸式傳感器、并聯(lián)導(dǎo)軌、并聯(lián)電機(jī)。 （2）功能：該機(jī)構(gòu)大部分應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，是由于其有較好的并聯(lián)傳輸作用，能確保提磚過程的穩(wěn)定，使下一步更宜進(jìn)行。分布左右兩側(cè)的電機(jī)通過并聯(lián)而同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)兩側(cè)的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使聯(lián)測滑塊上下移動(dòng)，滑塊與提磚板相連，從而帶動(dòng)提磚板移動(dòng)，達(dá)到向上提磚的目的。該過程為了保證提磚的順利進(jìn)行，因此在導(dǎo)軌上分別安裝有三個(gè)接觸式傳感器（提磚板接觸式傳感器1和2），當(dāng)提磚板所提的磚塊碰到提磚板接觸式傳感器1時(shí)，程序開始執(zhí)行下一步推磚命令，當(dāng)提磚板所提磚推完時(shí)，提磚板碰到提磚板接觸式傳感器2，程序開始執(zhí)行下一步，使提磚板復(fù)位，重新裝磚，進(jìn)行下一輪的提磚工作。 機(jī)器人底盤是機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用。靈活高效鋪磚機(jī)器人是輪動(dòng)式機(jī)器人。他的底盤帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器人的行走，底盤有驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳感器組成。因?yàn)榈妆P一方面要支撐機(jī)器人的機(jī)身，及負(fù)載，因而必須具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；另一方面還應(yīng)根據(jù)作業(yè)任務(wù)的要求，帶動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更高效美觀的路磚鋪設(shè)任務(wù)。 輪式行走機(jī)構(gòu)，采用后輪驅(qū)動(dòng)，前輪電機(jī)帶動(dòng)控制轉(zhuǎn)向的方式。輪式行走機(jī)構(gòu)，前后輪采用直徑比較小的車輪。 3.3雙滑軌穩(wěn)定推磚裝置 （1）結(jié)構(gòu)：平行導(dǎo)軌、并聯(lián)電機(jī)、支架、推板、推板接觸式傳感器。 （2）功能：該機(jī)構(gòu)同樣應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，使推磚過程穩(wěn)定，保證了下一步鋪磚過程的進(jìn)行。兩組平行導(dǎo)軌分別位于機(jī)架兩側(cè)，動(dòng)力分別由位于導(dǎo)軌上方的電機(jī)提供，電機(jī)并聯(lián)是兩導(dǎo)軌在同一時(shí)間里移動(dòng)相同位移，帶動(dòng)推磚板平穩(wěn)向前移動(dòng)，在移動(dòng)過程中，碰到推磚板接觸式傳感器1，推磚板收回，再在收回的同時(shí)，程序執(zhí)行鋪磚工作，在碰到接觸式傳感器2時(shí)，程序即命令重新提磚。該機(jī)構(gòu)連接了提磚結(jié)構(gòu)與鋪磚結(jié)構(gòu)，使二者很好的結(jié)合在一起，通過接觸式傳感器，使程序有條不紊的進(jìn)行（提磚——推磚——鋪磚——提磚）。 3.4 鋪設(shè)水泥裝置 （1）結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)水泥滾筒，壓力輸送管，接觸式傳感器。 （2）功能：此部分配合鋪磚部分，在將磚放到地面之前進(jìn)行路面水泥的噴灑。使磚更牢固的鋪于地面。達(dá)到美觀，結(jié)實(shí)的目的。 3.5循環(huán)式鋪磚系統(tǒng) （1）結(jié)構(gòu)：機(jī)架、皮帶輪、皮帶、傳動(dòng)齒輪、并聯(lián)軸承、鋪磚擋板、電機(jī)、鋪磚擋板接觸式傳感器1、鋪磚當(dāng)板接觸式傳感器2。 （2）功能：四個(gè)皮帶輪一組，兩兩通過軸并聯(lián)，分上下連接在機(jī)架上，皮帶連接上下兩皮帶輪，使四輪同時(shí)同向轉(zhuǎn)動(dòng)。如此兩組皮帶輪通過連接桿前后相連，間距與所鋪磚寬度相等。兩組皮帶輪由四個(gè)相同型號(hào)傳動(dòng)齒輪相連，使兩組皮帶輪轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速相同。在皮帶上，有前后對(duì)稱的鋪磚擋板，通過轉(zhuǎn)動(dòng)送磚至地面，達(dá)到平穩(wěn)、準(zhǔn)確鋪磚的目的。 鋪磚擋板與左右兩皮帶相連，用以承接推磚板推過來的磚。鋪磚擋板在下降到皮帶轉(zhuǎn)彎處，同時(shí)向兩側(cè)分開，將磚塊平穩(wěn)放于地面。在一組磚鋪完以后，擋板順著皮帶返回，在返回過程中碰到鋪磚板接觸式傳感器1程序進(jìn)行壓磚工作。鋪磚部分的設(shè)計(jì)，使鋪磚過程快捷、精確，兩組皮帶輪的使用使磚塊平穩(wěn)落至地面，保證了良好的鋪磚效果。 3.6 同步電機(jī)平路裝置 （1）結(jié)構(gòu)：機(jī)架、平行導(dǎo)軌、并聯(lián)電機(jī)、壓磚板、壓磚接觸式傳感器。 （2）功能：壓磚機(jī)架與鋪磚機(jī)構(gòu)相連，是整個(gè)鋪磚過程的最后一部分，兩導(dǎo)軌分居左右，與壓磚板相連，通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)壓磚板上下移動(dòng)，達(dá)到壓磚目的，使所鋪磚更加整齊美觀，壓磚板下的接觸式傳感器在碰到磚塊以后，壓磚板上移回歸原位，同時(shí)車體向前移動(dòng)與磚等寬距離，同時(shí)進(jìn)行提磚工作，整個(gè)程序循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到鋪磚自動(dòng)化的效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：代替手工鋪磚，了解鋪磚機(jī)器人的功能、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用方法與效能，了解鋪磚機(jī)器人以及其他智能機(jī)械的操作、使用與維護(hù)方法。能在各種機(jī)器人知識(shí)與能力競賽中，創(chuàng)造性地綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。 基本思路：運(yùn)用并聯(lián)電機(jī)逐步實(shí)現(xiàn)鋪磚工作。 創(chuàng)新點(diǎn)：運(yùn)用并聯(lián)反向旋轉(zhuǎn)皮帶輪機(jī)構(gòu)向下輸送磚塊，并聯(lián)電機(jī)的使用解決了單個(gè)電機(jī)輸送不穩(wěn)定的問題。。 技術(shù)關(guān)鍵：四條齒輪帶同步性要求較高。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品在鋪磚領(lǐng)域的應(yīng)用屬國內(nèi)首創(chuàng)，以機(jī)器代替手工勞動(dòng)，節(jié)約了勞動(dòng)力，提高了工作效率，在建筑領(lǐng)域此類機(jī)器人需求廣泛，鋪磚機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)突破以往滑動(dòng)式結(jié)構(gòu)，改用并聯(lián)反向旋轉(zhuǎn)皮帶輪，使鋪磚效率大大提高，且機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，適用范圍更廣。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 此作品在2010年12月，華北科技學(xué)院大學(xué)生科技文化節(jié)大賽中獲得一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型 圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 系統(tǒng)運(yùn)行后，先進(jìn)入提磚階段，在接觸式傳感器的控制下，提磚板精確上升一個(gè)磚位，再進(jìn)行推磚，在電機(jī)的精確控制下向前移動(dòng)，使磚到達(dá)鋪磚擋板上，通過并聯(lián)反向旋轉(zhuǎn)皮帶輪將磚送至地面，經(jīng)過壓磚裝置最終完成鋪磚工作。一次鋪磚完成后繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行以上工作，當(dāng)提磚板上的磚運(yùn)完后，提磚板歸位重新裝磚，進(jìn)行下一輪的鋪磚工作。隨著我國城市化步伐的加快，道路建設(shè)也正加緊進(jìn)行，而大多數(shù)地面的鋪設(shè)仍離不開手工作業(yè)，大大降低了施工速度與效率，該機(jī)器人正是從此角度出發(fā)，填補(bǔ)了我國自動(dòng)化鋪磚機(jī)械的空白。由于其高效率的鋪設(shè)方式，該機(jī)器人擁有極好的推廣性。
同類課題研究水平概述
- 荷蘭最新發(fā)明了一種名為Tiger-Stone的自動(dòng)鋪路機(jī)，該機(jī)器能夠自動(dòng)鋪設(shè)美觀而耐用的磚路。它與一輛小型伸縮臂式鏟車合作進(jìn)行鋪設(shè)工作，后者負(fù)責(zé)填料，隨著鋪路機(jī)在沙基路面上一點(diǎn)點(diǎn)向前行進(jìn)，磚塊便因?yàn)榈匦囊ψ詣?dòng)碼放在一起。但是，施工時(shí)，需要工作人員將鋪路磚裝進(jìn)成角度的裝料槽。而靈活高效模擬鋪磚機(jī)器人基本不需要人工，所有程序預(yù)先設(shè)定。更高效，靈活的進(jìn)行路面鋪磚。 我國目前的鋪路機(jī)大多以鋪混凝土和瀝青為主。它們是以攪拌混凝土或加熱路面來完成鋪設(shè)馬路。然而這種鋪設(shè)方式也導(dǎo)致該機(jī)器只能用來鋪設(shè)馬路，對(duì)于街道兩旁或公園卻無能為力，在以鋪磚為主的地方只能用人工鋪設(shè)。由于人工鋪設(shè)存在種種弊端,將會(huì)造成人力、物力及時(shí)間的大量浪費(fèi)。就國內(nèi)目前情況而言，對(duì)于廣場、人行橫道,公園等需要磚體鋪設(shè)路面而設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品還處于空白階段，我們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品填補(bǔ)了這一空白.
