一種智能鑽孔機器人及智能鑽孔機器人系統的製作方法

2023-10-17 13:30:29 1

本發明涉及自動化領域，具體而言，涉及一種智能鑽孔機器人及智能鑽孔機器人系統。

背景技術：

在鐵路系統的隧道電氣化施工中，隧道頂部間隔20米左右的距離就需要鑽取一組孔，這些孔安裝化學栓柱，以便固定電氣化線纜的支架。栓柱的孔徑、孔深、孔坐標位置都是有嚴格規範和要求，如果低於標準值，就會影響到後期裝配的技術要求，造成安全隱患。

目前的鑽孔工作都是採用人工打孔的方式來實現，為了達到要求，就需要採用多人小組合作的方式來工作。由於隧道頂比較高，需要4人搭建工作平臺，同時測量並確保對應的每組孔之間的距離，需要4人專門測量定位坐標孔位置，每個鑽孔電錘都在7公斤左右，垂直向上打孔的難度非常大，這也需要至少4人專門負責鑽孔。

由於是人工施工，就必然是造成了進度緩慢、效率低下，同時人工施工容易造成有些孔徑不一致、孔深度不一致。另外，隧道頂一般都是圓弧狀，所有孔的方向都需要與圓弧對應孔位置的切線垂直，人工在施工時很難把控制到位，有些孔的坐標都會出現移位。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種智能鑽孔機器人，其旨在改善現有的鑽孔設備工作效率低的問題。

本發明的目的在於提供一種智能鑽孔機器人系統，其旨在改善現有的鑽孔設備工作精度低的問題。

本發明提供一種技術方案：

一種智能鑽孔機器人，包括移動支架平臺、機械臂、固定架、第一位移調整架、第二位移調整架和鑽孔器；所述機械臂的一端固定安裝於所述移動支架平臺上；所述固定架固定安裝於所述機械臂遠離所述移動支架平臺的一端；所述第一位移調整架固定安裝於所述固定架上；所述第二位移調整架固定安裝於所述第一位移調整架上；所述鑽孔器固定安裝於所述第二位移調整架上；所述第一位移調整架可控制所述第二位移調整架平行於所述固定架的表面移動；所述第二位移調整架可控制所述鑽孔器垂直於所述固定架的表面移動。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述第一位移調整架包括第一滑軌和第一滑塊，所述第一位移調整架上設置有第一滑槽，所述第一滑軌設置在所述第一滑槽的側壁上，所述第一滑塊安裝於所述第一滑軌上並可沿所述第一滑軌滑動。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述第二位移調整架包括第二滑軌和第二滑塊，所述第二位移調整架上設置有第二滑槽，所述第二滑軌設置在所述第二滑槽的側壁上，所述第二滑塊安裝於所述第二滑軌上並可沿所述第二滑軌滑動。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述移動支架平臺包括支撐板、伸縮部和底座，所述伸縮部的一端固定連接所述底座，所述伸縮部的另一端固定連接所述支撐板，所述機械臂固定安裝於所述支撐板上，所述底座包括多個伸縮腳和多個滾輪。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述機械臂為多軸機械臂。

一種智能鑽孔機器人系統，包括數據控制中心、第一數據獲取模塊、第二數據獲取模塊和所述智能鑽孔機器人；

所述第一數據獲取模塊安裝於所述移動支架平臺上，用於獲取所述移動支架平臺的位置信息；

所述第二數據獲取模塊安裝於所述固定架上，用於獲取所述固定架的位置信息；

所述數據控制中心與所述第一數據獲取模塊連接，用於獲取所述移動支架平臺的位置信息；所述數據控制中心與所述第二數據獲取模塊連接，用於獲取所述固定架的位置信息；

所述數據控制中心與所述移動支架平臺、所述機械臂、所述第一位移調整架、所述第二位移調整架、所述鑽孔器連接，並根據接收到的位置信息控制所述移動支架平臺、所述機械臂、所述第一位移調整架、所述第二位移調整架和所述鑽孔器的動作。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述智能鑽孔機器人系統還包括控制終端，所述控制終端與所述數據控制中心連接，用於向所述數據控制中心發出控制指令，所述數據控制中心根據所述控制指令控制所述移動支架平臺、所述機械臂、所述第一位移調整架、所述第二位移調整架和所述鑽孔器的動作。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述第一數據獲取模塊包括第一距離傳感器、第一坐標傳感器和第一中央處理器；

所述第一距離傳感器與所述第一中央處理器連接，用於採集障礙物與所述移動支架平臺的距離信號，或者採集所述移動支架平臺水平方向上的位移，並傳送給所述第一中央處理器；

所述第一坐標傳感器與所述第一中央處理器連接，用於採集所述移動支架平臺的三維坐標值；

所述第一中央處理器與所述數據控制中心連接，用於將所述移動支架平臺的距離信號和三維坐標值傳送給所述數據控制中心。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述第二數據獲取模塊包括第二距離傳感器、第二坐標傳感器和第二中央處理器；

所述第二距離傳感器與所述第二中央處理器連接，用於採集障礙物與所述固定架的距離信號，並傳送給所述第二中央處理器；

所述第二坐標傳感器與所述第二中央處理器連接，用於採集所述固定架的三維坐標值；

所述第二中央處理器與所述數據控制中心連接，用於將所述固定架的距離信號和三維坐標值傳送給所述數據控制中心。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，所述控制終端包括觸控顯示屏，所述觸控顯示屏用於顯示所述移動支架平臺的距離信號和三維坐標值或所述固定架的距離信號和三維坐標值，並用於輸入所述控制指令。

本發明提供的智能鑽孔機器人及智能鑽孔機器人系統的有益效果是：第一數據獲取模塊採集移動支架平臺的距離信號及三維坐標並傳送給數據控制中心。第二數據獲取模塊採集固定架的距離信號及三維坐標並傳送給數據控制中心。數據控制中心將所獲取的信號進行分析處理，根據分析處理的結果來控制移動支架平臺、機械臂、第一位移調整架、第二位移調整架及鑽孔器的動作。本發明提供的智能鑽孔機器人及智能鑽孔機器人系統提高了鑽孔的工作效率。採用了智能鑽孔機器人系統實現了自動化定位，提高了鑽孔的工作精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的智能鑽孔機器人系統的組成框圖。

圖2為本發明實施例提供的智能鑽孔機器人系統的智能鑽孔機器人的局部的第一視角的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的智能鑽孔機器人系統的智能鑽孔機器人的局部的第二視角的結構示意圖。

圖4為本發明實施例提供的智能鑽孔機器人系統的第一數據獲取模塊的組成框圖。

圖5為本發明實施例提供的智能鑽孔機器人系統的第二數據獲取模塊的組成框圖。

圖標：10-智能鑽孔機器人系統；100-智能鑽孔機器人；120-第一位移調整架；122-第一滑軌；124-第一滑塊；126-第一滑槽；130-第二位移調整架；132-第二滑軌；134-第二滑塊；136-第二滑槽；140-鑽孔器；160-固定架；200-第一數據獲取模塊；210-第一距離傳感器；220-第一坐標傳感器；230-第一中央處理器；240-第一通訊接口；300-第二數據獲取模塊；310-第二距離傳感器；320-第二坐標傳感器；330-第二中央處理器；340-第二通訊接口；400-數據控制中心；410-第三中央處理器；430-第三通訊接口；500-控制終端；510-觸控顯示屏。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「上」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，或者是本領域技術人員慣常理解的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

請參閱圖1，本實施例提供了一種智能鑽孔機器人系統10，包括智能鑽孔機器人100、第一數據獲取模塊200、第二數據獲取模塊300、數據控制中心400和控制終端500。第一數據獲取模塊200設置在智能鑽孔機器人100上，第二數據獲取模塊300設置在智能鑽孔機器人100上，數據控制中心400分別與第一數據獲取模塊200和第二數據獲取模塊300連接，用於獲取智能鑽孔機器人100的位置信息，控制終端500與數據控制中心400連接，用於向數據控制中心400發出指令，控制智能鑽孔機器人100的動作。

請參閱圖2，智能鑽孔機器人100包括移動支架平臺(圖未示)、第一位移調整架120、第二位移調整架130、鑽孔器140、機械臂(圖未示)和固定架160。機械臂一端固定安裝於移動支架平臺上，固定架160固定安裝於機械臂遠離移動支架平臺的一端。第一位移調整架120固定安裝在固定架160上，第二位移調整架130安裝在第一位移調整架120上，鑽孔器140安裝於第二位移調整架130上。

移動支架平臺包括支撐板(圖未示)、伸縮部(圖未示)和底座(圖未示)，伸縮部一端與支撐板連接，另一端與底座連接，機械臂安裝在支撐板遠離伸縮部的一端。伸縮部可以調節機械臂在豎直方向上的位移，以使鑽孔機器人適應不同的工作高度。

底座包括多個伸縮腳(圖未示)和多個滾輪(圖未示)。優選地，在本實施例中，底座包括四個伸縮腳和四個滾輪。

需要說明的是，在本實施例中，底座包括四個伸縮腳和四個滾輪，但是不限於此，伸縮腳和滾輪的具體數量不作限定。

需要說明的是，在本實施例中，移動支架平臺包括支撐板、伸縮部和底座。但是不限於此，也可以是其他結構，與本實施例的等同的方案，能夠達到本實施例的效果，也在本發明的保護範圍內。

第二位移調整架130包括第二滑軌132和第二滑塊134，第二位移調整架130上設置有第二滑槽136，第二滑軌132設置在第二滑槽136的側壁上，第二滑塊134安裝在第二滑軌132上且第二滑塊134可沿第二滑塊134滑動。鑽孔器140設置在第二滑塊134遠離第二位移調整架130的一端。第二位移調整架130用來調節鑽孔器140在豎直方向上的位置，提高智能鑽孔機器人100的工作精度。

請參閱圖3，第一位移調整架120包括第一滑軌122和第一滑塊124，第一位移調整架120上設置有第一滑槽126，第一滑軌122設置在第一滑槽126的側壁上，第一滑塊124安裝在第一滑軌122上且第一滑塊124可沿第一滑塊124滑動。第二位移調整架130設置在第一滑塊124遠離第一位移調整架120的一側。第一位移調整架120用來調節鑽孔器140在水平方向上的位置，提高智能鑽孔機器人100的工作精度。

優選地，在本實施例中，鑽孔器140是電錘。

需要說明地是，在本實施例中，鑽孔器140是電錘，但是不僅限於此，除此之外，鑽孔器140還可以是衝擊錘。與本實施例等同的方案，能夠達到本實施例的效果，也在本發明的保護範圍內。

優選地，在本實施例中，機械臂是六軸機械臂。

需要說明地是，在本實施例中，機械臂是六軸機械臂，但是不僅限於此，除此之外，還可以是四軸機械臂。與本實施例的等同的方案，能夠達到本實施例的效果，也在本發明的保護範圍內。

請參閱圖4，第一數據獲取模塊200安裝在支撐板上，用於獲取移動支架平臺的位置信息。第一數據獲取模塊200包括第一距離傳感器210、第一坐標傳感器220、第一中央處理器230和第一通訊接口240。

第一距離傳感器210與第一中央處理器230連接，用於採集障礙物與移動支架平臺的距離信號，並將所採集的信號傳送給第一中央處理器230。

第一坐標傳感器220與第一中央處理器230連接，用於採集移動支架平臺的三維坐標值及移動支架平臺在水平方向移動的距離。

第一中央處理器230通過第一通訊接口240與數據控制中心400連接，將第一距離傳感器210採集的距離信號以及第一坐標傳感器220採集的坐標值傳送給數據控制中心400。

請參閱圖5，第二數據獲取模塊300安裝在固定架160上，用於獲取固定架160的位置信息。第二數據獲取模塊300包括第二距離傳感器310、第二坐標傳感器320、第二中央處理器330和第二通訊接口340。

第二距離傳感器310與第二中央處理器330連接，用於採集障礙物與固定架160的距離信號，即第二距離傳感器310可以測量固定架160與周圍障礙物在水平方向以及垂直方向上的距離，並將所採集的信號傳送給第二中央處理器330。

第二坐標傳感器320與第二中央處理器330連接，用於採集固定架160的三維坐標值及固定架160在水平方向移動的距離。

第二中央處理器330通過第二通訊接口340與數據控制中心400連接，將第二距離傳感器310採集的距離信號以及第二坐標傳感器320採集的坐標值傳送給數據控制中心400。

在本實施例中，第二數據獲取模塊200為四個，四個第二數據獲取模塊200分別安裝在固定板上。

請繼續參閱圖1，數據控制中心400包括第三中央處理器410、存儲晶片(圖未示)和第三通訊接口430。數據控制中心400通過第三通訊接口430與第一數據獲取模塊200、第二數據獲取模塊300和控制終端500連接。

需要說明地是，在本實施例中，數據控制中心400通過第三通訊接口430與控制終端500連接，除此之外，也可以通過無線通訊方式與控制終端500進行數據交換，與本實施例等同的方案，能夠達到本實施例的效果，也在本發明的保護範圍內。

控制終端500包括觸控顯示屏510，觸控顯示屏510用於顯示移動支架平臺的距離信號和三維坐標值或固定架160的距離信號和三維坐標值，並用於輸入控制指令，並將控制指令發給數據控制中心400。

本實施例提供的智能鑽孔機器人100及智能鑽孔機器人系統10的工作原理：首先觸控顯示屏510上設置控制指令，控制終端500通過第三通訊接口430將所輸入的控制指令傳送給數據控制中心400。第一數據獲取模塊200採集移動支架平臺的距離信號及三維坐標並傳送給數據控制中心400。第二數據獲取模塊300採集固定架160的距離信號及三維坐標並傳送給數據控制中心400。數據控制中心400將所獲取的信號進行分析處理，根據分析處理的結果來控制移動支架平臺、機械臂、第一位移調整架120、第二位移調整架130及鑽孔器140的動作。

綜上所述，本發明提供的智能鑽孔機器人100及智能鑽孔機器人系統10：首先觸控顯示屏510上設置控制指令，控制終端500通過第三通訊接口430將所輸入的控制指令傳送給數據控制中心400。第一數據獲取模塊200採集移動支架平臺的距離信號及三維坐標並傳送給數據控制中心400。第二數據獲取模塊300採集固定架160的距離信號及三維坐標並傳送給數據控制中心400。數據控制中心400將所獲取的信號進行分析處理，根據分析處理的結果來控制移動支架平臺、機械臂、第一位移調整架120、第二位移調整架130及鑽孔器140的動作。本發明提供的智能鑽孔機器人100及智能鑽孔機器人系統10提高了鑽孔的工作效率。採用了智能鑽孔機器人系統10實現了自動化定位，提高了鑽孔的工作精度。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。