一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人，包括操作模块、视觉感知模块、移动模块，所述操作模块包括螺栓接头系统、机器人臂、机器人臂转动关节、机器人臂底座、螺母接头系统；所述视觉感知模块包括显示屏、可伸缩显示屏支撑杆、激光传感器、摄像头；所述移动模块包括机器人底盘、自由转动车轮、驱动电机、视觉感知设备移动滑轨。本发明专利技术用于全螺栓柱座法兰的螺栓高效连接，具有高精度定位、自动识别钢结构装配偏差、初拧、终拧功能，实现螺栓自动定位与拧紧，可以大大提高全螺栓装配式钢结构装配效率和施工质量，降低人工成本。工成本。工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人


[0001]本专利技术涉及土木工程设备
，尤其涉及智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人。

技术介绍

[0002]我国新时代建筑行业以新型建筑工业化带动建筑业全面转型升级，以建筑智能化、设备智能化实现工程建设高效益、高质量、低消耗、低排放的建筑工业化。全螺栓装配式钢结构建筑尤其是钢结构箱形柱高效连接新技术的研发，以其绿色环保、施工高效、节约成本等优势，必将是未来装配式钢结构建筑的发展趋势，对促进建筑产业化升级、工业化发展具有重大战略意义。目前现场螺栓拧紧大多以人工握持电动扭矩扳手、风动扳手、定值扭矩扳手及手动开口扳手为主，由于电动扳手扭矩控制范围有限，不同型号扭矩适用性不强，且大扭矩情况下难以人工把持；风动扳手依靠较大冲击力拧紧螺栓，终拧扭矩值误差较大；定值扭矩扳手及手动开口扳手的施工效率低且施工质量难以保障，使施工进度把控和建筑安全性存在较大隐患。同时，随着社会老龄化趋势的不断加速，青壮年劳动力的供给将日益紧缺，而专业素质高、经验丰富的建筑工人培训周期长，建筑施工人员的工作条件极差，危险施工作业带来了极大的人身安全隐患，建筑行业的人工成本逐渐增高。上述现实问题，一定程度上阻碍了建筑工业化的发展，因而研发智能识别钢结构装配偏差的拧螺栓群机器人，转变现场螺栓安装方式，是提升施工效率、保障施工人员安全、提升工作品质的必然选择，也有助于实现施工现场无人少人施工、设施装备远程操控，突破全螺栓装配式钢结构建筑施工设备便捷快速关键技术，推进建筑设备智能化、现场施工高效化、工程建设绿色化得到进一步发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对装配式钢结构领域柱座法兰螺栓连接智能机械安装技术不足，提供一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人，旨在解决现有柱座法兰螺栓拧紧方式以人工握持扳手为主，效率较低，施工质量难以保证的问题，实现装配式钢结构柱座法兰连接节点螺栓群自动对准并依序拧紧，提高施工效率，推动建筑设备智能化发展。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术解决措施如下：
[0005]一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人，它包括操作模块、移动模块、视觉感知模块，具有螺栓定位、装配偏差识别、初拧、终拧功能。
[0006]所述操作模块包括多自由度机器人臂、螺栓接头系统、螺母接头系统。
[0007]所述多自由度机器人臂包括拧螺栓主臂和机器人臂底座，所述拧螺栓主臂一端通过2自由度关节安装在机器人臂底座上，另一端通过6自由度关节与螺栓接头系统或螺母接头系统相连。
[0008]所述6自由度关节包含旋转臂，下臂(L轴)、上臂、手腕旋转臂、手腕摆动臂和手腕
回转臂，主要实现机器人接头在操作空间内的横向、纵向、垂向、俯仰、横滚、偏航的动作。
[0009]所述机器人臂固定在机器人臂底座上，所述机器人臂底座是固定在移动模块平台板上。
[0010]所述螺栓接头系统是放置并拧螺栓杆的动力系统，由轴承、蜗轮、螺栓接头磁铁、滑槽、拧螺栓头、限位杆、动力装置、限力机构、螺栓定位摄像头等组成。
[0011]所述拧螺栓头是与使用的螺栓杆型号相匹配的部件。
[0012]所述限位杆是焊接在螺栓接头系统基板上，通过限位杆来控制螺栓系统与柱座法兰板的安全距离。
[0013]所述限力机构包括弹簧和限位球，功能表现为其中一个螺栓拧到设计值而其他螺栓未达到设计值，则这个螺栓的拧螺栓头会通过限力机构而空转。
[0014]所述螺栓接头系统动力装置是带有电机并为拧螺栓提供动力的装置，电机安装在与接头系统相连的机器人臂上。
[0015]所述螺母接头系统是放置螺母的系统，包括螺母槽、螺母预定位板、压缩弹簧、螺母接头磁铁部件。
[0016]所述螺母槽与螺母预定位板是与螺母型号相匹配的部件，其可以为终拧钻头提供大扭矩反作用力。
[0017]所述移动模块是为拧螺栓机器人提供行走功能的装置，包括机器人底盘、四个可自由转动的车轮、两个驱动电机，所述移动主体可以装载视觉感知模块和操作系统的装置，所述四个可自由转动的车轮安装在移动主体下，在底板安装有导轨，车轮横向间距可调节，所述两个驱动电机安装在移动主体内。
[0018]作为改进，移动模块底盘安装摄像头和激光传感器部位设置成滑轨，可使摄像头与激光传感器滑动到不同的方位。
[0019]所述视觉感知模块包括显示屏、摄像头、激光传感器、系统控制器，用于机器人臂与螺栓孔位置定位、校核，所述显示屏安装在移动模块上，所述摄像头和激光传感器安装在移动模块前侧，所述系统控制器是通过无线收发器接受传输信号。
[0020]所述摄像头和激光位移传感器可以对钢结构装配偏差进行测量，所述显示屏可以通过螺栓定位对准指示灯展示螺栓对准情况，绿灯为对准最优位置，红色为未对准最优位置。
[0021]所述钢结构，其连接节点的箱型柱或圆管柱通过法兰、高强度螺栓连接。包括上管柱、下管柱、芯筒和横梁，通过螺栓进行
[0022]本专利技术提供的一种智能识别钢结构装配偏差的拧螺栓群机器人，它可以用于全螺栓柱座法兰的螺栓高效连接，其具有高精度定位、自动识别钢结构装配偏差、初拧、终拧功能，实现位置自动调节、螺栓自动定位与拧紧，可以大大提高全螺栓装配式钢结构装配效率和施工效果，降低人工成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的智能识别钢结构装配偏差的拧螺栓群机器人整体示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例的螺栓接头系统详图；
[0025]图3为本专利技术实施例的螺栓接头剖面图；
[0026]图4为本专利技术实施例的螺栓接头系统限力机构构造图；
[0027]图5为本专利技术实施例的螺母接头系统详图；
[0028]图6为本专利技术实施例的螺母接头剖面图；
[0029]图7为本专利技术实施例的显示屏及螺栓定位对准指示灯示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例的螺栓初拧步骤示意图；
[0031]图9为本专利技术实施例的螺栓终拧顺序示意图。
[0032]其中，1
‑
螺栓接头系统；2
‑
机器人臂；3
‑
机器人臂转动关节；4
‑
机器人臂底座；5
‑
显示屏；6
‑
可伸缩显示屏支撑杆；7
‑
激光传感器；8
‑
摄像头；9
‑
机器人底盘；10
‑
自由转动车轮；11
‑
驱动电机；12
‑
视觉感知设备移动滑轨；13
‑
螺母接头系统。
[0033]101
‑
上管柱；102
‑
螺栓；103
‑
螺栓孔；104
‑
柱座法兰板；105
‑
下管柱。
[0034]201
‑
蜗杆、202...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人，包括操作模块、视觉感知模块、移动模块，所述操作模块包括螺栓接头系统(1)、机器人臂(2)、机器人臂转动关节(3)、机器人臂底座(4)、螺母接头系统(13)；所述视觉感知模块包括显示屏(5)、可伸缩显示屏支撑杆(6)、激光传感器(7)、摄像头(8)；所述移动模块包括机器人底盘(9)、自由转动车轮(10)、驱动电机(11)、视觉感知设备移动滑轨(12)。所述的螺栓接头系统(1)通过机器人臂(2)、机器人臂转动关节(3)、机器人臂底座(4)与机器人底盘(9)相连形成机器人主体。所述的机器人臂转动关节(3)通过电动机作用下旋转，带动机器人臂(2)转动；自由转动车轮(10)安装在可移动滑轨上，实现车轮横向间距可调节，以满足在不同翼缘宽度的钢梁上工作，驱动电机(11)满足整个机器人移动功能；所述的激光传感器(7)、摄像头(8)安装在视觉感知设备移动滑轨(12)上；所述的视觉感知设备移动滑轨(12)安装在机器人底盘(9)上，对应部位内部安装有电动机驱动；所述的显示屏(5)通过可伸缩显示屏支撑杆(6)实现上下长度伸缩变化，所述的显示屏(5)通过螺栓定位对准指示灯展示螺栓对准情况。2.根据权利要求1所述的一种智能识别钢结构装配偏差的柱法兰拧螺栓群机器人，其特征在于，所述的螺母接头系统(13)与螺栓接头系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵曦，王雪峰，王杰，王成龙，张爱林，张艳霞，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：