[发明专利]一种增材减材建造机器人

说明书

本发明公开了一种增材减材建造机器人，包括底盘、转动平台、第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂和增减材复合盘；底盘可移动或固定；底盘、转动平台、第一转动臂、第二转动臂和第三转动臂依次相连；增减材复合盘通过中心的转动轴与第三转动臂连接；增减材复合盘包括盘体、外减材头、内减材头、定位开关和增材头；盘体通过中心的转动轴与第三转动臂连接；盘体上安装有外减材头、内减材头和增材头；定位开关的壳体固定于第三转动臂的末端，壳体内部为可伸缩的杆件，伸出时杆件端部与盘体固定连接，回缩时杆件卡装于壳体内部，盘体能够旋转。内减材头实现实体内部一定深度的减材，外减材头实现实体表面突出部分的减材，提高了减材的效率。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体是一种增材减材建造机器人。

背景技术

3D打印技术是以数学模型作为基础，运用可粘合材料通过逐层打印的方式构造物体的技术，是一种快速成型技术。近年来，3D打印技术已经在珠宝、鞋类、工业设计、建筑和工程施工等领域得到了广泛应用，其中在建筑行业的应用处于起步阶段。一般3D打印建筑物或构筑物的建造过程都有减材需要，例如对表面突出部分的减材或局部挖孔，这就要求3D打印机器人在进行增材建造的同时还要具备优越的减材功能。

目前一些增材减材复合装置的减材方式较简单，如申请号201721238080.X的文献公开了一种3D打印和铣削的增减材复合加工装置，当需要对实体外表面的突出部分进行减材时通过刀具、砂轮减材，由于刀具、砂轮等是刚性的，上述减材方式会对实体周围部分造成损伤。同时，当需要在实体表面进行挖孔挖槽工作时，由于切削工具是刚性的，上述减材方式仅可以在很浅的位置实现此工作，当工作深度增加时减材工作无法进行。再者，增材减材机构更换困难，当机械故障时会严重影响工作进度。建造过程中对时间有严格要求，故障时如果不能及时更换，会使正在建造的实体作废，大大提高建造过程的成本。

由此可见，目前对实体表面突出部分进行减材的方法较少，即外减材的手段有限，同时内减材的方法贫乏。因此需要一种外减材时不损伤建筑实体且能在实体内部一定深度进行减材工作、方便更换故障装置的增材减材建造机器人。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种增材减材建造机器人。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种增材减材建造机器人，其特征在于该机器人包括底盘、转动平台、第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂和增减材复合盘；底盘可移动或固定；所述转动平台与底盘通过垂直轴连接，实现转动平台绕垂直轴旋转；所述第一转动臂与转动平台通过转动副连接；第二转动臂与第一转动臂通过转动副连接；第三转动臂的一端与第二转动臂通过转动副连接；增减材复合盘通过中心的转动轴与第三转动臂的另一端连接，增减材复合盘能够绕其中心的转动轴转动；

所述增减材复合盘包括盘体、外减材头、内减材头、定位开关和增材头；所述盘体通过中心的转动轴与第三转动臂的另一端连接；盘体上安装有外减材头、内减材头和增材头；所述定位开关的壳体固定于第三转动臂的末端，壳体内部为可伸缩的杆件，伸出时杆件端部与盘体固定连接，用于将外减材头、内减材头或增材头定位于工作位置，回缩时杆件卡装于壳体内部，盘体能够旋转；外减材头用于对实体表面突出部分进行减材，内减材头用于深入实体局部进行减材，增材头用于水泥基材料的挤出式打印。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、采用内减材和外减材结合的方式实现减材功能。内减材头实现实体内部一定深度的减材，外减材头实现实体表面突出部分的减材，替换掉刀具等传统减材装置，对外部突出部分进行减材时不损伤建筑实体，提高了实体内部的减材工作的工作深度，提高了减材的效率。

2、外减材头、内减材头和增材头均可快速更换且拆装简易，提高了建造过程的稳健性，降低了因时间延误带来的工程成本。

3、增材头和减材头集成在一个增减材复合盘上，机构简单，增减材切换方便，提高了工作效率。