[实用新型]一种四自由度串并混联的混凝土自动喷涂机械手

说明书

一种四自由度串并混联的混凝土自动喷涂机械手,属于机械工程领域。该系统由3‑RPS并联机构、夹持器、定平台转轴等构成。自动喷涂机械手使用3‑RPS并联机构作为主体结构，3‑RPS并联机构拥有两个转动和一个平动三个自由度，两个转动自由度使机构的动平台可以夹持喷枪完成上下摆动和回转运动。3‑RPS并联机构的定平台与动平台上分别设置夹持器，在喷涂过程中夹持器能够夹紧喷枪与管道。3‑RPS并联机构的动平台转角无法满足喷枪向上摆动90°的需求，在其定平台上设置转轴，并联机构的转动角度与定平台转轴的转动角度使喷枪向上摆动角度可达90°。

技术领域

本实用新型涉及一种四自由度串并混联的混凝土自动喷涂机械手，属于机械工程领域。

背景技术

气膜混凝土建筑的建造原理是以性能优良的柔软织物为外膜并将其固定在按设计要求施工完毕的环型基础上，向膜内持续输入空气并保持膜内恒压状态做为施工荷载支撑，随后依次在膜内喷涂隔离层、聚氨酯泡沫层、分层绑扎结构钢筋、逐层喷射混凝土,最终形成一个外观美观、结构坚固、空间覆盖率较大的穹顶结构建筑。

气膜混凝土建筑的建造过程中，需要对其内部的钢筋结构逐层喷涂混凝土。传统的喷涂方法是由工人在高空手持混凝土喷枪进行喷涂，喷涂时完成两种工作状态：上下摆动喷涂、回转喷涂。喷枪向上摆动最大角度应达到90°，喷枪向下摆动最大角度为15°。回转运动时喷枪与轴线最大角度为30°。混凝土喷射过程中会飞溅大量混凝土，导致工人的工作环境恶劣。并且气膜混凝土建筑的体积巨大，因此工人劳动强度大，往往需要多名工人轮班工作，人工成本高。

混凝土喷射机多采用台车结构、串联机械臂结构，重量大、体积大、稳定性差，多适用于隧道、矿井等工作场景，不适合高空作业。气膜混凝土建筑的混凝土喷射需要高空作业，已有混凝土喷射机无法满足要求。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种四自由度串并混联的混凝土自动喷涂机械手代替工人完成气膜混凝土建筑中的混凝土喷涂工作。

混凝土自动喷涂机械手将3-RPS并联机构与定平台转轴串联，3-RPS并联机构拥有两个转动和一个平动三个自由度，两个转动自由度使机构的动平台可以完成上下摆动和回转运动。在3-RPS并联机构的定平台上设置转轴，转轴通过减速器与电机相连。3-RPS并联机构动平台转角无法满足喷枪向上摆动90°的需求，与并联机构串联的转轴转动3-RPS并联机构，使喷枪向上最大摆动达到90°。3-RPS并联机构的定平台与动平台上分别设置夹持器，在喷涂过程中夹持器能够夹紧喷枪与管道。

附图说明

图1表示一种四自由度串并混联的混凝土自动喷涂机械手结构示意图；

图2表示3-RPS并联机构的结构示意图；

图中标号名称：1、3-RPS并联机构；2、定平台转动轴；3、减速器；4、电动机；5、定平台；6、动平台；7、定平台夹持器；8、动平台夹持器；9、支链。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的一种四自由度串并混联的混凝土自动喷涂机械手的具体技术方案进行描述。

如图1所示，为本实用新型混凝土自动喷涂机械手的总装配图。3-RPS并联机构1通过定平台转轴2安装于支架上，转轴的转动由一端的减速器3、电动机 4控制。

3-RPS并联机构的结构如图2所示，定平台5上设置定平台夹持器7负责夹持管道，动平台6上设置动平台夹持器8负责夹持喷枪。控制并联机构三条支链 9长度变化，可以实现动平台夹持喷枪完成上下摆动与回转运动。由于3-RPS并联机构自身结构限制，喷枪向上摆动角度无法满足角度需求，此时通过定平台转轴2转动定平台，使喷枪向上摆动的角度满足工作需求。