陈 果1 张 波1 尹显明2
（1.西南科技大学制造科学与工程学院，四川 绵阳 621010；
2.西南科技大学工程技术中心，四川 绵阳 621010）
【摘 要】针对墙板的安装，设计了新型墙板安装机器人，重点介绍了墙板抓取装置的基本结构和工作流程，并在UG软件中进行了三维建模及运动仿真。该结构简单，满足墙板抓取要求，对同类产品的研发和改进具有较高的参考价值。
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关键词 墙板；抓取装置；设计
Innovative Design and Research of the Installed Robots for the wall
CHEN Guo1 ZHANG Bo1 YIN Xian-ming2
（1. Manufacturing science and Engineering College， Southwest University of Science and Technology， Mianyang Sichuan 621010， China；
2.The Center of Engineering and Technology， Southwest University of Science and Technology， Mianyang Sichuan 621010， China）
【Abstract】Introduced the basic structure and workflow of the crawling devices， and designed a new wallboard gripping device， used the UG software to model 3D and motion simulation. The structure is simple， it meets the requirements. What’s more， compared with similar products， its development and improvement has the high reference value.
【Key words】The wall； The grab device； Designing
0 引言
在我国，机械设备在建筑行业中有着非常广泛的应用，机械设备的性能直接影响到建筑工程的工期和质量。据市场调查，目前国内墙体条板（如图1所示）的搬运和安装主要靠传统的人工来完成，因条板块大、重，不但施工效率低、施工质量欠佳，且施工安全没有保证，给条板施工安装带来诸多不便。为实现住宅的现代化施工，提高人们生活质量的需要，墙板安装机器人的研制成功，将大大改善施工条件，提高施工效率，保证可靠的施工质量和人身安全。该机器人具有设计结构紧凑，施工现场行走灵活，设有条板的快捷装夹装置，液压升降，墙板翻转、调位和安全锁定功能，一人操作，2～3人即可现场轻松安装，大大降低劳动强度。该机还具有叉车装卸货物的功能，实现一机两用，是建材墙体条板生产企业和墙体条板施工单位理想的施工专用设备。
1 墙板安装机器人的总体设计
目前市场上的隔墙板材料参数长度：2.8米；宽度：0.6米；厚度：0.09米和0.12米；重量：58kg/m2～64kg/m2。经过调查，一般来讲，轻质隔墙板的重量在350斤以下。墙板安装机器人的总体结构如图2所示。
1.抓取装置；2.升降装置；3.附属装置
该墙板安装机器人可抓取卧式、立式堆放的墙板。首先启动机器人靠近墙板，操控按钮使升降装置将抓取装置放置一定的高度，通过抓取装置中的吸盘吸住墙板，再通过链条提升整个抓取装置，运行小车到相应的工位，调整安装位置，即可安装墙板。
2 抓取装置的设计
根据日常墙板的堆放、搬运及安装等工况，设计了新型抓取装置。该装置包括吸附装置、翻转机构A、翻转机构B。如图3所示。
整个抓取装置可安装在升降装置的挂架上，拆装也比较方便。该抓取装置主要针对墙板平放和竖放工况。工作流程如下：
（1）墙板平放状态下，整个抓取装置可以直接进行抓取，小车运行到抓取墙板的工位，通过调节车载本体上的升降装置，使真空吸盘贴在墙板表面，开启真空泵吸附墙板；整个小车运行到墙板的安装工位时，翻转机构B开始工作，使墙板竖立起来，实现墙板的安装。
（2）墙板竖立堆放状态下，调节翻转机构B，使真空吸盘贴在墙板表面，开启真空泵吸附墙板；再调节车载本体上的升降装置达到一定的高度；整个小车运行到墙板的安装工位时，翻转机构B开始工作，使墙板竖立起来，实现墙板的安装。
2.1 翻转机构的设计
针对墙板的平放和竖放状态，需要设计相应的装置来完成动作，整个抓取装置包括翻转机构A和翻转机构B。翻转机构A主要是通过四杆装置来实现翻转，翻转机构B主要是通过液压缸的伸缩使支架连接杆翻转，完成相应动作。
翻转机构A采用平行四边形机构，如图4所示。
在这个平面装置中，共有3个活动杆件（n=3），4个低副（P1）和0个高副（Ph=0）。由公式F=3n－（２Ｐ１＋Ｐh）可得该翻转机构的自由度F=1，表明具有确定的运动。符合翻转机构的设计要求。
2.2 吸附装置的设计
吸附装置主要包括真空吸盘、真空泵、吸附支架等组成。结合该装置的实际抓取重量，根据公式
，（D：吸盘直径，W：吸吊物重力，S：安全系数，P：吸盘真空度）及经验参数，采用4个真空吸盘，吸盘上安装了防滑材料，增强了抓取墙板的能力。
2.3 抓取装置的校验
整个抓取装置的翻转机构在UG的仿真模块中，按照预定的参数，校验运动状态，如图5所示。
经过校验，各个结构满足设计要求。
3 结语
该抓取装置以采用了液压装置和吸盘装置，可以完成墙板在平放和竖放工况下的正常安装，提高了墙板的安装效率；对建筑板材安装设备的研发具有较高的参考价值。
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参考文献
［１］成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社，2002.
［２］孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社，2007.
［３］胡仁喜，康士廷.UGNX8.0动力学与有限元分析[M].北京:机械工业出版社，2012.
［４］李雪梅，曾德怀，丁峰.真空吸盘的设计与应用[J].液压与气动，2004（3）:48-49.
［责任编辑：邓丽丽］
