关于可实现自动砌墙的建筑机器人设计

关于可实现自动砌墙的建筑机器人设计
[摘要]伴随建筑工程业持续进步发展，对各节点的作业效率提出更高要求。

砌墙作业，从属建筑施工当中重要节点，若是能够用机器人来替代人工作业，则能够充分解放劳动力，达到自动高效的砌墙作业目的。

鉴于此，本文主要探讨可自动砌墙作业的建筑机器人综合系统设计，仅供业内相关人士参考。

[关键词]机器人；建筑；自动砌墙；设计；
前言：
建筑工程当中原有人工形式的砌墙作业技术，其往往存在着作业条件较为恶劣、较低的作业效率等问题，为能够更加适应于各种恶劣的作业条件，且进一步地将砌墙作业效率有效提升，则对可自动砌墙作业的建筑机器人综合系统设计开展综合分析，现实意义显著。

1、可自动砌墙作业的建筑机器人总体结构及其基本原理
1.1 总体结构
可自动砌墙作业的建筑机器人整个系统结构当中，以输送砖头作业装置、抹泥作业装置、搬运垒砖作业装置为主。

输送砖头作业装置内设砖头及输送链，整体高度约为1m,便于工人把砖块放至输送链位置，借助整体的一个传送机构把建筑工人所放置到输送链上面砖块，自动快速地运送至相应指定位置，待搬运垒砖作业装置当中机械手臂实施抓取操作；抹泥作业装置，则内设搅浆装置、底座、喷浆头、输料管及其余部件；搬运垒砖作业装置当中，设机器人、导轨及机械爪手等。

1.2 基本原理
针对该可自动砌墙作业的建筑机器人整个系统运作原理，即开启输送砖头作业装置实施砖头输送作业，待砖头到达所设定的指定地点情况下，搬运垒砖作业
装置当中负责搬运的机器人便可以开始作业，此机器人依照着系统所设定路径轨
迹实施砖头抓取操作，到达涂泥作业装置相应指定地点之后，抹泥作业装置呈顺
时针方向对砖头边沿位置实施涂抹泥浆作业，机器人再移动运行，把砖头放置于
提前所设好地基部位，爪手松开后，砌墙动作即可完成，再对第二块的砖头实施
搬运作业，而后进入下个循环即可实现高效自动化、连续性的砌墙作业。

2、可自动砌墙作业的建筑机器人综合系统设计
2.1在机器人选配方面
可自动砌墙作业的建筑机器人，结合作业环境，可选配ABB IRB 1600型号
机器人，此机器人能够提升约10kg荷载，恶劣环境或严格要求全天候操作当中，作业周期相对较短、高可靠性、加速及降速快、安装便捷等优势。

2.2在搬运垒砖作业装置方面
可自动砌墙作业的建筑机器人当中，搬运垒砖作业装置，其负责抓取砖头、
涂抹砖灰浆、砌墙等作业，设有机械爪手及导轨。

针对机械爪手方面，它属于安
装至机器人的末端部位一个操作工具，用以抓取砖块，且把砖块放置于指定位置上，可以抓取尺寸不同的砖,能够承受得住砖最大重量，抓取操作极具便捷性。

结合实践经验实施设计对比之后，机械爪手可选取6061铝合金材料，且选取双
爪结构,借助气缸和气缸的连接部有效连接，促使爪手张开及闭合操作得以实现。

在导轨方面，可选配IRBT 2005型号导轨。

此类导轨属于线性导轨，主要由长度
为1m模块所构成，比较适合开展物料搬运作业，路径精度高、模块化、紧凑性、高可靠性、低维护成本、维修便捷、高控制精度及强抗干扰性等优势突出，它和ABB IRB1600型号机器人可以密切配合，将作业效率有效提升。

2.3在输送砖头作业装置方面
设输送砖头作业装置，负责砖头输送作业，该装置内设传感装置及输送链。

可选配DSQC377B3HNE01586-1类型的输送链，节奏传感装置，对砖头输送具体位
置予以精准地定位控制。

输送砖头作业装置总体高度为1m,便于工人们把砖块放
置于传送带位置。

2.4在抹泥作业装置方面
设抹泥作业装置，负责对砖头实施涂抹泥浆作业，其内设搅浆装置、喷浆头、输料管及底座。

搅浆装置选配活塞单缸形式的搅浆装置，喷浆头呈圆锥形，便于
实施抹浆作业；针对输料管，则选取标准软管。

作业过程当中，借助搅浆装置搅
拌泥浆，且完成搅拌泥浆自动送入至输料管当中，搅浆装置和输料管相互间连接
位置如果设卡口，可及时打开卡口，泥浆流入至输料管当中，以免直接送至输料
管和喷浆头之间连接位置，机械手在抓取砖头至指定位置情况下，喷浆头便可开
始喷浆作业，抹泥装置对砖头实施涂抹泥浆作业，涂好完成后，便可自动关闭，
待下个砖头被输送过来，进入下个循环。

2.5在操作站方面
一是，针对操作站建模和布局方面。

可自动砌墙作业的建筑机器人整个操作站，其内设机器人、导轨、输送链、周边装置等，借助控制装置和周边装置予以
连接通信，达到自动砌墙操作的目的。

选配ABBIRB1600机器人、
DSQC377B3HNE01586-1输送链、IRBT2005导轨选配好后，依托UG软件，将机器
人的末端装置和机械爪手基础模型有效构建起来，导入至RobotStudio当中，完
成操作站的总体布局；二是，针对机械爪手及输送链当中Smart组件方面。

机械
爪手实际动态效果，其从属砌墙操作站创建的关键点。

机械爪手属于机器人整个
末端部分执行装置，可确保砖头抓取操作得以实现。

为确保动态效果能够得到增强，就需加入Smar相应子组件，实施属性连接，完成设置之后，再将夹具实际
需求相应I/O信号有效创建起来，包含着1个数字的输入信号zz及1个数字的
输出信号doV。

针对输入信号，其激活并且输送到位相应传感装置,借助传感装置
实施检测操作，检测到已经有砖头到位情况下，机械爪手运动开始，实施砖头抓
取操作。

加入Log-icgate[NOT]相应组件，确保控制信号处于低电状态下有效可靠，机械爪手松开之后触发释放相应产品动作。

加入LogicS-RLtch组件，触发
真空相应反馈信号(doV)予以置位和复位，而后，将机械爪手的I/O信号有效连
接确立起来；此外，为对砖在整个输送链实际运行当中动态效果实施模拟，操作
站输送链当中需加入Smart组件。

Soure负责砌墙操作站的砖具体设定，为
Queen(队列)组件合理设定动态属性,确保砖能够沿着整个输送链呈直线运动，还
需设2个限位的传感装置，对砖输送开始及其输送到位实施检测；加入
LG_NBox[NOT]这一组件可实施非门计算，设定LogicSRLtch组件负责置位及复位动，把I/O信号和各Smart组件相互间通信连接有效确立起来。

2.6 仿真分析
系统程序启动，输送链便可开始作业，输送砖头快速到达所设定的指定位置，机器人持续运行，移动至指定位置之后，自动抓取砖头到达喷浆作业指定位置，
实施涂抹浆泥作业，抹浆泥结束后，该机器人则自动搬运砖头，将其放置于前期
所设地基位置，最终再循环执行以上步骤，一直到一面墙的垒砖已完成即可。

经
仿真分析后可确定的是，此次所开发设计可自动砌墙作业的建筑机器人综合系统，可达到砌墙作业较高的自动化程度，符合实际的应用需求，应用效果显著。

3、结语
综上所述，通过此次开发设计可自动砌墙作业的建筑机器人综合系统，能够
在严格执行建筑工程各项施工技术标准及要求基础上，依托于机器人及其内部各
项装置，实现自动高效化的砌墙作业，确保建筑工程项目总体施工建设更具自动
化综合水平，对建筑业今后更好地发展而言有一定助力作用，值得持续推广及应
用于建筑工程实践当中。

参考文献：
[1] 任丰兰.基于RobotStudio的自动砌墙系统设计及其仿真[J].电工技术, 2021(24):9-12.
[2]李文祥,王帅,程浩哲,等.一种建筑工程自动砌墙机器人：
CN202220699338.0[P].2023.
[3]张珂,赵金宝,石怀涛,等.一种适用于建筑墙体的自动砌墙机器人：
CN202021691892.1[P].2023.。