本發(fā)明涉及建筑施工設(shè)備，具體涉及一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、在高速公路建設(shè)中，路基、隧道、橋梁和樁基混凝土工程結(jié)構(gòu)中，為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，經(jīng)常需要在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)置鋼筋網(wǎng)籠，為避免鋼筋網(wǎng)籠中鋼筋位置發(fā)生偏移，需要對鋼筋用扎絲進(jìn)行捆扎。

2、現(xiàn)已有鋼筋自動捆扎機(jī)替代人工捆扎作業(yè)，大大提高了鋼筋捆扎的作業(yè)效率，但使用鋼筋自動捆扎機(jī)仍需要人工操作，因此仍需占用大量勞動力；為解決上述問題，中建八局工程研究院主導(dǎo)開發(fā)了自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人，該自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人技術(shù)方案，采用的是在自行式平臺上設(shè)置了六自由度超輕量、高負(fù)載仿人機(jī)械臂，雖然其實現(xiàn)對人工的替代，但采用六自由度超輕量、高負(fù)載仿人機(jī)械臂則極大提高了自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人的制造成本；同時六自由度超輕量、高負(fù)載仿人機(jī)械臂應(yīng)用于路基、隧道、橋梁和樁基混凝土工程施工現(xiàn)場惡劣的戶外環(huán)境時，導(dǎo)致其故障率高發(fā)，相應(yīng)也增加了維護(hù)成本；另外，采用六自由度機(jī)械臂時，需要對機(jī)械臂空間姿態(tài)進(jìn)行解算和控制，相應(yīng)增加了對控制系統(tǒng)的性能要求和開發(fā)難度；還有，驅(qū)動六自由度機(jī)械臂時，會消耗更多的電能，在自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人儲能容量一定的前提下，縮短了自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人的續(xù)航時間，需要增加其充電次數(shù)，相應(yīng)也增加了自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人的維護(hù)次數(shù)；由于自行式智能鋼筋捆扎機(jī)器人上述諸多問題的存在，對其在路基、隧道、橋梁和樁基混凝土工程野外施工現(xiàn)場的推廣應(yīng)用帶來困擾。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，通過在平臺小車上設(shè)置上下運(yùn)動的鋼筋捆扎機(jī)，取消六自由度超輕量、高負(fù)載仿人機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低全自動鋼筋捆扎機(jī)器人的開發(fā)、制造、維護(hù)成本，提高了續(xù)航時間，同時降低其在建筑現(xiàn)場惡劣戶外環(huán)境中的故障率，解決大規(guī)模推廣應(yīng)用存在的技術(shù)難題。

2、為了實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，包括平臺小車，固定設(shè)置在平臺小車上部的扎絲存儲裝置、扎絲釋放裝置、扎絲緩存裝置、蓄電池、控制系統(tǒng)，及設(shè)置在平臺小車行走方向一端的鋼筋捆扎裝置，鋼筋捆扎裝置上設(shè)置有鋼筋捆扎機(jī)、攝像頭；扎絲存儲裝置中存儲的扎絲通過扎絲釋放裝置、扎絲緩存裝置導(dǎo)入鋼筋捆扎機(jī)中；全自動鋼筋捆扎機(jī)器人工作時，控制系統(tǒng)控制平臺小車沿鋼筋行走，攝像頭拍攝鋼筋網(wǎng)圖像，控制系統(tǒng)對攝像頭所拍攝鋼筋網(wǎng)圖像進(jìn)行處理，判斷鋼筋網(wǎng)需捆扎部位；控制系統(tǒng)控制平臺小車停止，控制鋼筋捆扎機(jī)向下運(yùn)動，使用扎絲對需捆扎部位進(jìn)行自動捆扎。

3、進(jìn)一步的，平臺小車下部設(shè)置有行走裝置、平移裝置；行走裝置包括同軸轉(zhuǎn)動設(shè)置的槽輪、平輪，平輪寬度大于槽輪，槽輪、平輪由輪轂電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；槽輪外圓面上設(shè)有鋼筋槽，平臺小車在鋼筋網(wǎng)上行走時，與平臺小車行走方向平行的鋼筋設(shè)在槽輪的鋼筋槽中進(jìn)行導(dǎo)向；平移裝置包括平移機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動行走裝置上移，使槽輪、平輪脫離鋼筋網(wǎng)，平移機(jī)構(gòu)驅(qū)動行走裝置垂直于平臺小車行走方向進(jìn)行橫向移動，使槽輪的鋼筋槽設(shè)置于另一根鋼筋上部。

4、進(jìn)一步的，扎絲存儲裝置包括扎絲存儲架、扎絲存儲盤、電磁制動器，扎絲存儲架固定設(shè)置在平臺小車上部，扎絲存儲盤轉(zhuǎn)動設(shè)置在扎絲存儲架，電磁制動器固定設(shè)置扎絲存儲架側(cè)部；扎絲存儲盤中纏繞存儲有扎絲。

5、進(jìn)一步的，扎絲釋放裝置中設(shè)置有扎絲釋放電機(jī)、扎絲釋放主動輪、扎絲釋放壓輪，扎絲釋放主動輪與扎絲釋放電機(jī)驅(qū)動軸固定連接，扎絲釋放主動輪與扎絲釋放壓輪平行設(shè)置，相互抵觸；扎絲夾持在扎絲釋放主動輪、扎絲釋放壓輪之間；扎絲存儲裝置的扎絲釋放時，扎絲釋放電機(jī)驅(qū)動扎絲釋放主動輪旋轉(zhuǎn)，扎絲釋放主動輪、扎絲釋放壓輪牽引扎絲進(jìn)行釋放。

6、進(jìn)一步的，扎絲緩存裝置包括扎絲緩存架、扎絲緩存光軸、扎絲緩存導(dǎo)軸、浮動釋放組件、光軸驅(qū)動電機(jī)，扎絲緩存光軸轉(zhuǎn)動設(shè)置在扎絲緩存架上，一端與光軸驅(qū)動電機(jī)輸出軸固定連接；扎絲緩存導(dǎo)軸固定設(shè)置在扎絲緩存架上，浮動釋放組件活動設(shè)置在扎絲緩存光軸、扎絲緩存導(dǎo)軸上；當(dāng)光軸驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動扎絲緩存光軸旋轉(zhuǎn)時，浮動釋放組件與扎絲緩存光軸浮動連接，且存在沿扎絲緩存光軸向一端移動趨勢；當(dāng)扎絲緩存光軸停止旋轉(zhuǎn)時，浮動釋放組件與扎絲緩存光軸保持鎖定。

7、進(jìn)一步的，浮動釋放組件包括浮動套、鎖環(huán)組件、端蓋、浮動架、扎絲浮動導(dǎo)輪，浮動架固定設(shè)置在浮動套一端，鎖環(huán)組件、端蓋固定設(shè)置在浮動套另一端；扎絲浮動導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動設(shè)置在浮動架側(cè)面；浮動套繞其軸線均布設(shè)有若干弧形螺旋槽，弧形螺旋槽中充填有潤滑油。

8、進(jìn)一步的，鎖環(huán)組件包括鎖環(huán)、鎖爪，鎖環(huán)繞其軸線均布設(shè)有若干鎖爪槽，鎖爪槽中充填有潤滑油，鎖爪轉(zhuǎn)動設(shè)置在鎖爪槽中，鎖爪與鎖爪槽側(cè)壁之間設(shè)置有鎖爪彈簧；鎖爪與扎絲緩存光軸外圓面間設(shè)有鎖爪油楔槽。

9、優(yōu)選的，浮動釋放組件與扎絲緩存架之間設(shè)置有氣彈簧。

10、進(jìn)一步的，鋼筋捆扎裝置包括捆扎裝置基板、捆扎裝置升降板、捆扎裝置升降導(dǎo)桿、捆扎機(jī)固定套、鋼筋捆扎機(jī)、攝像頭；捆扎裝置升降導(dǎo)桿固定設(shè)置在捆扎裝置基板上，捆扎裝置升降板通過捆扎裝置升降導(dǎo)桿與捆扎裝置基板活動連接；捆扎機(jī)固定套固定設(shè)置捆扎裝置升降板上，鋼筋捆扎機(jī)固定設(shè)置在捆扎機(jī)固定套中；攝像頭固定設(shè)置捆扎裝置升降板上。

11、進(jìn)一步的，捆扎裝置升降板上通過升降同步帶固定塊固定設(shè)置有捆扎裝置升降同步帶；捆扎裝置基板上固定設(shè)置有捆扎裝置升降電機(jī)，捆扎裝置升降電機(jī)輸出軸上固定設(shè)置有捆扎升降同步輪；捆扎升降同步輪與捆扎裝置升降同步帶嚙合連接。

12、由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明公開的基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，包括平臺小車，固定設(shè)置在平臺小車上部的大容量扎絲存儲裝置、扎絲釋放裝置、扎絲緩存裝置、大容量蓄電池、控制系統(tǒng)，及設(shè)置在平臺小車行走方向一端的鋼筋捆扎裝置，鋼筋捆扎裝置上設(shè)置有鋼筋捆扎機(jī)、攝像頭；扎絲存儲裝置中存儲的扎絲通過扎絲釋放裝置、扎絲緩存裝置導(dǎo)入鋼筋捆扎機(jī)中；全自動鋼筋捆扎機(jī)器人工作時，控制系統(tǒng)控制平臺小車沿鋼筋行走，攝像頭拍攝鋼筋網(wǎng)圖像，控制系統(tǒng)對攝像頭所拍攝鋼筋網(wǎng)圖像進(jìn)行處理，判斷鋼筋網(wǎng)需捆扎部位；控制系統(tǒng)控制平臺小車停止，控制鋼筋捆扎機(jī)向下運(yùn)動，使用扎絲對需捆扎部位進(jìn)行自動捆扎；在本發(fā)明的技術(shù)方案中，用簡單的上下活動設(shè)置的鋼筋捆扎機(jī)，替代現(xiàn)有的六自由度超輕量、高負(fù)載仿人機(jī)械臂，從而極大降低了全自動鋼筋捆扎機(jī)器人的開發(fā)、制造、維護(hù)成本，降低了電能消耗，提高了續(xù)航時間，同時改善了其在路基、隧道、橋梁和樁基混凝土工程野外施工現(xiàn)場環(huán)境的故障率，從而解決了全自動鋼筋捆扎機(jī)器人在高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用的技術(shù)難題。

技術(shù)特征：

1.一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：包括平臺小車（1），固定設(shè)置在平臺小車（1）上部的扎絲存儲裝置（2）、扎絲釋放裝置（3）、扎絲緩存裝置（4）、蓄電池（6）、控制系統(tǒng)（7），及設(shè)置在平臺小車（1）行走方向一端的鋼筋捆扎裝置（5），鋼筋捆扎裝置（5）上設(shè)置有鋼筋捆扎機(jī)（5.5）、攝像頭（5.8）；扎絲存儲裝置（2）中存儲的扎絲（8）通過扎絲釋放裝置（3）、扎絲緩存裝置（4）導(dǎo)入鋼筋捆扎機(jī)（5.5）中；全自動鋼筋捆扎機(jī)器人工作時，控制系統(tǒng)（7）控制平臺小車（1）沿鋼筋行走，攝像頭（5.8）拍攝鋼筋網(wǎng)圖像，控制系統(tǒng)（7）對攝像頭（5.8）所拍攝鋼筋網(wǎng)圖像進(jìn)行處理，判斷鋼筋網(wǎng)需捆扎部位；控制系統(tǒng)（7）控制平臺小車（1）停車，控制鋼筋捆扎機(jī)（5.5）向下運(yùn)動，使用扎絲（8）對需捆扎部位進(jìn)行自動捆扎。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：平臺小車（1）下部設(shè)置有行走裝置（1.2）、平移裝置（1.3）；行走裝置（1.2）驅(qū)動平臺小車（1）在鋼筋網(wǎng)上行走；平移裝置（1.3）驅(qū)動平臺小車（1）在鋼筋網(wǎng)上橫向移動。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：扎絲存儲裝置（2）包括扎絲存儲架（2.1）、扎絲存儲盤（2.2）、電磁制動器（2.3），扎絲存儲架（2.1）固定設(shè)置在平臺小車（1）上部，扎絲存儲盤（2.2）轉(zhuǎn)動設(shè)置在扎絲存儲架（2.1）上，電磁制動器（2.3）固定設(shè)置扎絲存儲架（2.1）側(cè)部；扎絲存儲盤（2.2）中纏繞存儲有扎絲（8）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：扎絲釋放裝置（3）中設(shè)置有扎絲釋放電機(jī)（3.1）、扎絲釋放主動輪（3.2）、扎絲釋放壓輪（3.3），扎絲釋放主動輪（3.2）與扎絲釋放電機(jī)（3.1）驅(qū)動軸固定連接，扎絲釋放主動輪（3.2）與扎絲釋放壓輪（3.3）平行設(shè)置，相互抵觸；扎絲（8）夾持在扎絲釋放主動輪（3.2）、扎絲釋放壓輪（3.3）之間；扎絲存儲裝置（2）的扎絲釋放時，扎絲釋放電機(jī)（3.1）驅(qū)動扎絲釋放主動輪（3.2）旋轉(zhuǎn)，扎絲釋放主動輪（3.2）、扎絲釋放壓輪（3.3）牽引扎絲（8）進(jìn)行釋放。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：扎絲緩存裝置（4）包括扎絲緩存架（4.1）、扎絲緩存光軸（4.2）、扎絲緩存導(dǎo)軸（4.3）、浮動釋放組件（4.4）、光軸驅(qū)動電機(jī)（4.5），扎絲緩存光軸（4.2）轉(zhuǎn)動設(shè)置在扎絲緩存架（4.1）上，一端與光軸驅(qū)動電機(jī)（4.5）輸出軸固定連接；扎絲緩存導(dǎo)軸（4.3）固定設(shè)置在扎絲緩存架（4.1）上，浮動釋放組件（4.4）活動設(shè)置在扎絲緩存光軸（4.2）、扎絲緩存導(dǎo)軸（4.3）上；當(dāng)光軸驅(qū)動電機(jī)（4.5）驅(qū)動扎絲緩存光軸（4.2）旋轉(zhuǎn)時，浮動釋放組件（4.4）與扎絲緩存光軸（4.2）浮動連接，且存在沿扎絲緩存光軸（4.2）向一端的移動趨勢；當(dāng)扎絲緩存光軸（4.2）停止旋轉(zhuǎn)時，浮動釋放組件（4.4）與扎絲緩存光軸（4.2）保持鎖定。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：浮動釋放組件（4.4）包括浮動套（4.4.1）、鎖環(huán)組件（4.4.2）、端蓋（4.4.3）、浮動架（4.4.4）、扎絲浮動導(dǎo)輪（4.4.5），浮動架（4.4.4）固定設(shè)置在浮動套（4.4.1）一端，鎖環(huán)組件（4.4.2）、端蓋（4.4.3）固定設(shè)置在浮動套（4.4.1）另一端；扎絲浮動導(dǎo)輪（4.4.5）轉(zhuǎn)動設(shè)置在浮動架（4.4.4）側(cè)面；浮動套（4.4.1）繞其軸線均布設(shè)有若干弧形螺旋槽（4.4.1.1），弧形螺旋槽（4.4.1.1）中充填有潤滑油。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：鎖環(huán)組件（4.4.2）包括鎖環(huán)（4.4.2.1）、鎖爪（4.4.2.2），鎖環(huán)（4.4.2.1）繞其軸線均布設(shè)有若干鎖爪槽（4.4.2.1.1），鎖爪槽（4.4.2.1.1）中充填有潤滑油，鎖爪（4.4.2.2）轉(zhuǎn)動設(shè)置在鎖爪槽（4.4.2.1.1）中，鎖爪（4.4.2.2）與鎖爪槽（4.4.2.1.1）側(cè)壁之間設(shè)置有鎖爪彈簧（4.4.2.3）；鎖爪（4.4.2.2）與扎絲緩存光軸（4.2）外圓面間設(shè)有鎖爪油楔槽（4.4.2.4）。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：浮動釋放組件（4.4）與扎絲緩存架（4.1）之間設(shè)置有氣彈簧。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：鋼筋捆扎裝置（5）包括捆扎裝置基板（5.1）、捆扎裝置升降板（5.2）、鋼筋捆扎機(jī)（5.5）、攝像頭（5.8）；捆扎裝置升降板（5.2）與捆扎裝置基板（5.1）上下活動連接；鋼筋捆扎機(jī)（5.5）、攝像頭（5.8）固定設(shè)置捆扎裝置升降板（5.2）上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，其特征是：捆扎裝置升降板（5.2）上通過升降同步帶固定塊（5.2.2）固定設(shè)置有捆扎裝置升降同步帶（5.2.1）；捆扎裝置基板（5.1）上固定設(shè)置有捆扎裝置升降電機(jī)（5.2.4），捆扎裝置升降電機(jī)（5.2.4）輸出軸上固定設(shè)置有捆扎升降同步輪（5.2.3）；捆扎升降同步輪（5.2.3）與捆扎裝置升降同步帶（5.2.1）嚙合連接。

技術(shù)總結(jié)
一種基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的全自動鋼筋捆扎機(jī)器人，包括平臺小車，及固定設(shè)置在平臺小車上的扎絲存儲裝置、扎絲釋放裝置、扎絲緩存裝置、蓄電池、控制系統(tǒng)、鋼筋捆扎裝置，鋼筋捆扎裝置上設(shè)置有鋼筋捆扎機(jī)、攝像頭；全自動鋼筋捆扎機(jī)器人工作時，平臺小車沿鋼筋行走，攝像頭拍攝鋼筋網(wǎng)圖像經(jīng)控制系統(tǒng)處理，判斷鋼筋網(wǎng)需捆扎部位，鋼筋捆扎機(jī)向下運(yùn)動，對捆扎部位進(jìn)行自動捆扎；本發(fā)明的技術(shù)方案，用上下活動設(shè)置的鋼筋捆扎機(jī)，替代現(xiàn)有的仿人機(jī)械臂，極大降低了鋼筋捆扎機(jī)器人的開發(fā)、制造、使用成本，提高了續(xù)航時間，改善了在路基、隧道、橋梁和樁基工程野外施工現(xiàn)場環(huán)境的故障率，從而解決了鋼筋捆扎機(jī)器人在高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用的技術(shù)難題。

技術(shù)研發(fā)人員：倪凱,楊穎,丁帥東,魚冠旭,陳穎,李興業(yè),吳良木,丁家輝,薛智,李頂頂,楊世霖,胡繼輝,田野,賈曉鳳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：保利長大工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15