一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统，由四个机架、八个柔索驱动装置、八根柔索以及对应的八个柔索驱动控制器、一个末端执行机构及安装在末端执行机构上的工作头、一个测距装置组成。其中，每个机架上设置有两个柔索驱动装置，每个柔索驱动装置驱动与之对应的一根柔索并受控于与之对应的一个柔索驱动控制器，末端执行机构位于八根柔索之间并分别与八根柔索的末端相连，工作头面向墙面安装在末端执行机构上。本发明专利技术能够解决高空作业的摇摆晃动问题和柔索摩擦干涉问题，具有结构简单、覆盖空间范围大、移动速度快等特点，能够取代传统的高层多层建筑物外墙的低效率、高风险的人工高空作业系统。

A high-rise building external wall flexible cable traction system

【技术实现步骤摘要】
一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统
本专利技术涉及一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统，用于对高层或多层建筑外墙进行自动喷漆、清洗、打磨和修复等作业。
技术介绍
随着城市化进程逐步深入，高层建筑数量与日俱增，对建筑外墙的作业，目前仍多以传统的人工方式进行，然而，该项工作为高空高风险环境下的工作，容易发生坠落、机械伤害等事故，所以使用一种针对高层建筑外墙的自动化作业方法，研发相关机械化、智能化设备已经成为该领域关注的焦点。目前高层建筑外墙柔索牵引作业系统中自动化程度较高的是建筑外墙清洗设备，从建筑顶层用两根柔索竖直吊起清洗机，清洗机中的清洗部件左右移动，实现二维平面内的清洗动作。采用这种方式清洗机容易受环境风力影响造成左右摇摆晃动，尤其针对高层建筑外墙的作业，晃动问题更加严重。而对于垂直于墙面的方向上的摇摆晃动也是避免不了的，该方向上的晃动会造成墙面损坏，甚至发生事故。这种垂直吊起控制的清洗方式精度不佳，效率不高，工作可靠性差，且功能单一。专利CN201811271317.3(一种大表面喷涂柔索机器人)使用了八根柔索进行喷涂装置的固定，用于船舶、大飞机等大表面的喷涂。但其中有两项不足，一是喷涂装置同一条棱上的柔索点连接方式为交叉连接，在使用中会存在柔索摩擦干涉的问题，影响控制精确度；第二个不足之处在于该喷涂机构只能进行喷涂作业，使用功能单一，无法满足其他特殊使用要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为克服现有技术存在的缺陷或者不足，同时减化结构，增强使用功能，提出一种采用八根柔索牵引机器人的方式，准确控制末端执行机构在三维空间中的6自由度移动，既能在与墙面平行的平面内移动，也能在垂直于墙面的方向上移动,同时解决高空作业的摇摆晃动问题和柔索摩擦干涉问题。本专利技术的基本构思为：一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统，由四个机架、八个柔索驱动装置、八根柔索以及对应的八个柔索驱动控制器、一个末端执行机构及安装在末端执行机构上的工作头组成。其中，每个机架上设置有两个柔索驱动装置，每个柔索驱动装置驱动与之对应的一根柔索并受控于与之对应的一个柔索驱动控制器，末端执行机构位于八根柔索之间并分别与八根柔索的末端相连，工作头面向墙面安装在末端执行机构上。本专利技术的技术方案为：一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统，由柔索驱动装置、机架、工作头、末端执行机构、柔索以及柔索驱动控制器组成，所述柔索驱动装置由第一柔索驱动装置、第二柔索驱动装置、第三柔索驱动装置、第四柔索驱动装置、第五柔索驱动装置、第六柔索驱动装置、第七柔索驱动装置和第八柔索驱动装置组成；所述机架由第一机架、第二机架、第三机架和第四机架组成；第一机架、第四机架分别固定在墙面顶部的右侧和左侧；第二机架、第三机架分别固定在地面的右侧和左侧；所述柔索包括第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索、第五柔索、第六柔索、第七柔索和第八柔索；所述末端执行机构位于第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索、第五柔索、第六柔索、第七柔索和第八柔索之间，分别与该第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索、第五柔索、第六柔索、第七柔索和第八柔索的末端相连，并在该第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索、第五柔索、第六柔索、第七柔索和第八柔索之间移动；所述工作头面向墙面安装在末端执行机构上；所述的每一根柔索都由与之相应的柔索驱动装置进行驱动，实现柔索伸出和缩回；所述的每一个柔索驱动装置都由与之相对应的柔索控制器对其进行控制；所述的柔索驱动装置和柔索控制器安装在机架上，其中第一柔索驱动装置、第二柔索驱动装置和第一控柔索制器、第二控柔索制器安装在第一机架上；第三柔索驱动装置、第四柔索驱动装置和第三柔索控制器、第四柔索控制器安装在第二机架上；第五柔索驱动装置、第六柔索驱动装置和第五柔索控制器、第六柔索控制器安装在第三机架上；第七柔索驱动机构、第八柔索驱动机构和第七柔索控制器、第八柔索控制器安装在第四机架上；所述位于墙面顶部的第一机架、第四机架的四个柔索驱动装置安装于同一个水平面上；位于地面的第二机架、第三机架的四个柔索驱动装置安装于同一个水平面上；所述每个机架上的两个柔索驱动装置在垂直于墙面的方向上保持一前一后放置。所述末端执行机构由末端执行机构控制器、电动空压机、驱动电机、末端执行机构轴系、外轴、外侧右轴承、内轴、内轴承、减速齿轮、端盖以及外侧左轴承组成；内轴和外轴为嵌套同心轴，内轴固定无旋转，外轴可旋转，内轴在右侧通过轴承与外轴相连接，内轴左侧固定于末端执行机构上，驱动电机连接减速齿轮为外轴提供旋转动力，外轴外侧通过外侧右轴承及外侧左轴承进行支撑，端盖压住外侧左轴承的外圈。所述末端执行机构的轴系为同心轴系，内轴不进行旋转运动，外轴在驱动电机的带动下，需要进行旋转扭矩的传递；内轴的一端固定于末端执行机构上，另一端深入到外轴中，通过轴承与外轴相连接，外轴的外侧面两端使用外侧右轴承和外侧左轴承固定于末端执行机构上。进一步地，还包括测距装置，所述测距装置与工作头安装在末端执行机构的同一侧；所述末端执行机构中具有能够接收测距装置的测距信息的末端执行机构控制器，且该末端执行机构控制器能综合测距信息和远程控制信息实现对轴系、驱动电机、电动空压机和喷涂开关进行控制。进一步地，所述柔索驱动控制器与末端执行机构控制器能够协同控制柔索的伸出/收回以及末端执行机构的启停。所述柔索可以是钢制、纤维制、麻柔索类制的柔性材质绳索。本专利技术的一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统还可以进一步设置为：末端执行机构可以实现自动喷漆、清洗、打磨和修复。末端执行机构包含轴系、电动空气压缩机、驱动电机、控制系统、测距装置等，该控制系统控制执行机构在外墙上进行作业时的动作状态，控制工作头的工作启停，检测工作头工作是否正常，工作不正常时，及时进行调整和恢复。当末端执行机构经过高于外墙表面的窗台或其他突起时，距离检测部件能检测到将发生干涉的危险，这时可以通过柔索控制执行机构缩短到合适的工作距离。例如进行喷漆作业，经过玻璃窗时，喷枪关闭并退回安全距离，移动到墙面上时，喷枪伸出至正常工作距离并打开继续作业。所述末端执行机构需要进行打磨作业时，需要使用外轴传递旋转扭矩，此时使用打磨工作头安装于外轴上，打磨工作头与外轴可以使用法兰盘连接或者螺纹连接，打磨工作头根据需要将打磨钢丝轮、钨钢打磨碟等打磨工具固定于打磨工作头的三角卡盘上，驱动电机的扭矩传递使用齿轮系统对外轴实现扭矩传递，末端执行机构中的控制系统能够控制打磨工作头做正向旋转和反向旋转的打磨工作。所述末端执行机构中的打磨工具可以使用打磨钢丝轮、钨钢打磨碟、圆柱形磨头等打磨器件。所述末端执行机构需要进行喷涂、清洗和修复工作时，电动空压机中输出的高压物料通过输送管输送经过内轴，输送至喷涂工作头，喷涂工作头末端的喷头处设有电动开关，控制喷涂、清洗和修复的启停。喷涂工作头与内轴的连接使用法兰连接或者螺纹连接。喷漆工作使用的油漆可以是由末端执行机构自带油漆桶，也可以在外墙顶部安置油漆桶，再使用螺旋管路与末端执行机构连接，将油漆输送至末端执行机构；做清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统，由柔索驱动装置(1)、机架(2)、工作头(3)、末端执行机构(4)、柔索(7)以及柔索驱动控制器(8)组成，其特征在于：/n所述柔索驱动装置(1)由第一柔索驱动装置(11)、第二柔索驱动装置(12)、第三柔索驱动装置(13)、第四柔索驱动装置(14)、第五柔索驱动装置(15)、第六柔索驱动装置(16)、第七柔索驱动装置(17)和第八柔索驱动装置(18)组成；/n所述机架(2)由第一机架(21)、第二机架(22)、第三机架(23)和第四机架(24)组成；第一机架(21)、第四机架(24)分别固定在墙面(6)顶部的右侧和左侧；第二机架(22)、第三机架(23)分别固定在地面的右侧和左侧；/n所述柔索(7)包括第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)；/n所述末端执行机构(4)位于第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)之间，分别与该第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)的末端相连，并在该第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)之间移动；/n所述工作头(3)面向墙面(6)安装在末端执行机构(4)上；/n所述的每一根柔索(71～78)都由与之相应的柔索驱动装置(11～18)进行驱动，实现柔索伸出和缩回；/n所述的每一个柔索驱动装置(11～18)都由与之相对应的柔索控制器(81～88)对其进行控制。/n...

【技术特征摘要】
20190927 CN 20191092274031.一种高层建筑外墙柔索牵引作业系统，由柔索驱动装置(1)、机架(2)、工作头(3)、末端执行机构(4)、柔索(7)以及柔索驱动控制器(8)组成，其特征在于：
所述柔索驱动装置(1)由第一柔索驱动装置(11)、第二柔索驱动装置(12)、第三柔索驱动装置(13)、第四柔索驱动装置(14)、第五柔索驱动装置(15)、第六柔索驱动装置(16)、第七柔索驱动装置(17)和第八柔索驱动装置(18)组成；
所述机架(2)由第一机架(21)、第二机架(22)、第三机架(23)和第四机架(24)组成；第一机架(21)、第四机架(24)分别固定在墙面(6)顶部的右侧和左侧；第二机架(22)、第三机架(23)分别固定在地面的右侧和左侧；
所述柔索(7)包括第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)；
所述末端执行机构(4)位于第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)之间，分别与该第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)的末端相连，并在该第一柔索(71)、第二柔索(72)、第三柔索(73)、第四柔索(74)、第五柔索(75)、第六柔索(76)、第七柔索(77)和第八柔索(78)之间移动；
所述工作头(3)面向墙面(6)安装在末端执行机构(4)上；
所述的每一根柔索(71～78)都由与之相应的柔索驱动装置(11～18)进行驱动，实现柔索伸出和缩回；
所述的每一个柔索驱动装置(11～18)都由与之相对应的柔索控制器(81～88)对其进行控制。


2.根据将权利要求1所述的柔索牵引作业系统，其特征在于：
所述的柔索驱动装置(11～18)和柔索控制器(81～88)安装在机架(21～24)上，其中第一柔索驱动装置(11)、第二柔索驱动装置(12)和第一柔索控制器(81)、第二柔索控制器(82)安装在第一机架(21)上；第三柔索驱动装置(13)、第四柔索驱动装置(14)和第三柔索控制器(83)、第四柔索控制器(84)安装在第二机架(22)上；第五柔索驱动装置(15)、第六柔索驱动装置(16)和第五柔索控制器(85)、第六柔索控制器(86)安装在第三机架(23)上；第七柔索驱动机构(17)、第八柔索驱动机构(18)和第七柔索控制器(87)、第八柔索控制器(88)安装在第四机架(24)上；
所述位于墙面(6)顶部的第一机架(21)、第四机架(24)的四个柔索驱动装置(11，12，17，18)安装于同一个水平面上；位于地面的第二机架(22)、第三机架(23)的四个柔索驱动装置(13，14，15，16)安装于同一个水平面上；所述每个机架上的两个柔索驱动装置在垂直于墙面(6)的方向上保持一前一后放置。


3.根据将权利要求2所述的柔索牵引作业系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，李光贤，崔维，翟永明，艾迎春，张光武，张云东，曾亚平，封向东，陆雄，朱朝晖，陆劲旭，赵学雄，侯正权，游玲，
申请(专利权)人：云南昆船设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53