CN109049269A - 一种3d打印机器人及打印系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种3D打印机器人及打印系统，涉及房屋建造技术领域，包括供料组件、调节组件、移动组件和打印组件，控制组件分别与供料组件、调节组件、移动组件和打印组件相连接，供料组件与打印组件相连接设置成向打印组件中输送物料，调节组件设置于打印组件的下方设置成调节打印组件的位置，移动组件设置于调节组件的下方设置成带动调节组件和打印组件移动，在控制组件的协调控制下，使供料组件、调节组件、移动组件和打印组件的配合实现物料的自动上料和自动打印的功能，该3D打印机器人能够完成自动打印建造房屋，提高建筑工程的机械化施工水平和效率、减少建筑材料与能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及房屋建造技术领域，具体涉及一种3D打印机器人及打印系统。
背景技术
三维打印技术又称为3D(Three Dimensions)打印技术，是一种以数字模型为基础，运用塑料或粉末状金属等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机出现于上世纪90年代，是运用3D打印技术设计的用于构造不同形式物体的机械设备。3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”层层叠加起来，最终把计算机设计的蓝图打印成实物。在3D打印技术的实现过程中，3D打印机运用快速成型技术，集CAD(Computer AidedDesign)建模、CAM(computer Aided Manufacturing)建模、激光技术、数控技术、化工、材料技术等于一体，通过计算机中三维建模软件设计并制作三维图纸，并以此创建的数字模型为基础，运用软件分层离散并通过数控技术读取分层文件信息，最终利用激光束、热熔喷嘴等方式将诸如塑料、金属粉末、陶瓷粉末等“打印材料”以物体截面分层堆积、粘结的方式叠加成型。目前，3D打印技术以其特有的优势，在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、家电、轻工、医学、考古、雕刻艺术等领域开始应用并展现出强大的发展潜力。
3D打印技术与传统技术相比，自动化程度高，由于其数字化制造的模式无需复杂的工艺和庞大的机床，同时亦可省去众多的人力，直接从计算机中获取图形数据便制造任意形状零件，这使得其应用范围可以延伸到很多工程制造领域，3D打印技术生成效率相比传统方式有着很大的提高，具有速度快、精度高、质量好等特点，可大大降低生产成本，提高对原材料和能源的利用率。
随着我国经济社会的发展，城市化建设的规模逐年加大，建筑工程存在一些值得关注和改进的方面。人工成本的提高、建筑工程带来的环境污染、管理模式的滞后、建筑材料与能源的浪费等问题开始受到行业和社会的关注。此外传统建筑工程施工工艺也存在劳动力需求量大、受气候环境影响大等问题。基于存在的这些问题，需要考虑新的建筑施工技术来解决，以求达到降低劳动力需求、提高自动化程度、减少建筑材料和能源消耗、减轻建筑工程环境污染等目的。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种3D打印机器人，用以解决因城市化建设的规模逐年加大带来的人工成本的提高、建筑工程带来的环境污染、管理模式的滞后、建筑材料与能源的浪费等问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种3D打印机器人，包括供料组件、调节组件、移动组件、打印组件和控制组件；
所述控制组件分别与所述供料组件、所述调节组件、所述移动组件和所述打印组件相连接；
所述供料组件与所述打印组件相连接设置成向所述打印组件中输送物料；
所述调节组件设置于所述打印组件的下方设置成调节所述打印组件的位置；
所述移动组件设置于所述调节组件的下方设置成带动所述调节组件和所述打印组件移动。
进一步的，所述打印组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、第五机械臂、第六机械臂和打印咀；
所述第一机械臂设置于所述调节组件的上方；
所述第二机械臂设置于所述第一机械臂的上方，且与所述第一机械臂转动连接；
所述第三机械臂与所述第二机械臂相转动连接；
所述第四机械臂与所述第三机械臂相转动连接；
所述第五机械臂与所述第四机械臂相转动连接；
所述第六机械臂与所述第五机械臂相转动连接；
所述打印咀设置于所述第六机械臂上。
进一步的，所述打印组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、第五机械臂、第六机械臂和打印咀；
所述第一机械臂设置于所述调节组件的上方；
所述第二机械臂设置于所述第一机械臂的上方，且与所述第一机械臂转动连接；
所述第三机械臂与所述第二机械臂相转动连接；
所述第四机械臂与所述第三机械臂相转动连接；
所述第五机械臂与所述第四机械臂相转动连接；
所述第六机械臂与所述第五机械臂相转动连接；
所述打印咀设置于所述第六机械臂上。
进一步的，所述调节组件包括支撑件、第一调节件、第二调节件和第三调节件；
所述支撑件设置于所述第一机械臂的下方，且与所述第一机械臂相固定连接；
所述第一调节件、所述第二调节件和所述第三调节件沿所述支撑件的周向间隔均匀设置。
进一步的，所述第一调节件、所述第二调节件和所述第三调节件设置为液压调节。
进一步的，所述移动组件包括移动平台、第一移动件和第二移动件；
所诉平台设置于所述支撑件的下方；
所述第一移动件和所述第二移动件分别设置于所述移动平台的两侧。
进一步的，所述供料组件包括供料箱和供料管路；
所述供料管路的一端与所述供料箱内部相连接，另一端与所述打印咀相连接。
进一步的，所述供料箱包括箱体、箱盖和第三移动件；
所述箱盖设置于所述箱体上；
所述第三移动件设置于所述箱体的下方。
本发明实施例还提供了一种打印系统，包括上述任一技术方案中的3D打印机器人，所述3D打印机器人设置为多个。
本发明实施例具有如下优点：
该3D打印机器人包括供料组件、调节组件、移动组件和打印组件，控制组件分别与供料组件、调节组件、移动组件和打印组件相连接，供料组件与打印组件相连接设置成向打印组件中输送物料，在控制组件的协调控制下，使供料组件、调节组件、移动组件和打印组件的配合实现物料的自动上料和自动打印的功能，该3D打印机器人能够完成自动打印建造房屋，提高建筑工程的机械化施工水平和效率、减少建筑材料与能源消耗。
该3D打印机器人在使用时，根据房屋的设计效果图模型生成该装置可执行的3D打印程序包，通过无线、有线传输或U盘拷贝到3D打印机器人中，通过移动组件将该装置运送到施工现场，根据房屋模型定位到施工起始点位置开始施工，供料组件向打印组件输送物料，在调节组件、移动组件和打印组件的驱动下实现自动化打印，当某一处的打印完成后，由控制组件向调节组件、移动组件和打印组件发出相对应的指令，到下一处继续进行打印。
该3D打印机器人的三维精确定位移动技术可保证建筑工程施工末班制作的实现和高精度的控制，三维图形建模与数控技术可使得建筑结构通过该装置实现空间布局和造型的多样化，相比传统的建造方式，能够高效、精准地实现复杂立体模型的造型，减少劳动力，提高施工效率和精度，根据模型计算出所需要的建筑材料使用量，减少浪费，相比传统方式有着很大的提高，具有速度快、精度高、质量好等特点，可大大降低生产成本，提高对原材料和能源的利用率，同时达到绿色环保的目的。
附图说明
图1为本发明提供的3D打印机器人的立体结构示意图；
图2为图1所示的3D打印机器人的另一方向的立体结构示意图；
图3为图1所示的3D打印机器人的侧视图；
图4为图1所示的3D打印机器人的俯视图。
图标：1-供料组件；2-调节组件；3-移动组件；4-打印组件；5-限位组件；11-供料箱；12-供料管路；111-箱体；112-箱盖；113-第三移动件；21-第一调节件；22-第二调节件；23-第三调节件；24-支撑件；31-第一移动件；32-第二移动件；33-移动平台；41-第一机械臂；42-第二机械臂；43-第三机械臂；44-第四机械臂；45-第五机械臂；46-第六机械臂；47-打印咀；51-第一限位件；52-第二限位件。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图4所示，本实施例提供的一种3D打印机器人，包括供料组件1、调节组件2、移动组件3、打印组件4和控制组件；
所述控制组件分别与所述供料组件1、所述调节组件2、所述移动组件3和所述打印组件4相连接；
所述供料组件1与所述打印组件4相连接设置成向所述打印组件4中输送物料；
所述调节组件2设置于所述打印组件4的下方设置成调节所述打印组件4的位置；
所述移动组件3设置于所述调节组件2的下方设置成带动所述调节组件2和所述打印组件4移动。
该3D打印机器人包括供料组件1、调节组件2、移动组件3和打印组件4，控制组件分别与供料组件1、调节组件2、移动组件3和打印组件4相连接，供料组件1与打印组件4相连接设置成向打印组件4中输送物料，在控制组件的协调控制下，使供料组件1、调节组件2、移动组件3和打印组件4的配合实现物料的自动上料和自动打印的功能，该3D打印机器人能够完成自动打印建造房屋，提高建筑工程的机械化施工水平和效率、减少建筑材料与能源消耗。
该3D打印机器人在使用时，根据房屋的设计效果图模型生成该装置可执行的3D打印程序包，通过无线、有线传输或U盘拷贝到3D打印机器人中，通过移动组件3将该装置运送到施工现场，根据房屋模型定位到施工起始点位置开始施工，供料组件1向打印组件4输送物料，在调节组件2、移动组件3和打印组件4的驱动下实现自动化打印，当某一处的打印完成后，由控制组件向调节组件2、移动组件3和打印组件4发出相对应的指令，到下一处继续进行打印。
该3D打印机器人的三维精确定位移动技术可保证建筑工程施工末班制作的实现和高精度的控制，三维图形建模与数控技术可使得建筑结构通过该装置实现空间布局和造型的多样化，相比传统的建造方式，能够高效、精准地实现复杂立体模型的造型，减少劳动力，提高施工效率和精度，根据模型计算出所需要的建筑材料使用量，减少浪费，相比传统方式有着很大的提高，具有速度快、精度高、质量好等特点，可大大降低生产成本，提高对原材料和能源的利用率，同时达到绿色环保的目的。
请继续参照图1至图4，其中，所述打印组件4包括第一机械臂41、第二机械臂42、第三机械臂43、第四机械臂44、第五机械臂45、第六机械臂46和打印咀47；
所述第一机械臂41设置于所述调节组件2的上方；
所述第二机械臂42设置于所述第一机械臂41的上方，且与所述第一机械臂41转动连接；
所述第三机械臂43与所述第二机械臂42相转动连接；
所述第四机械臂44与所述第三机械臂43相转动连接；
所述第五机械臂45与所述第四机械臂44相转动连接；
所述第六机械臂46与所述第五机械臂45相转动连接；
所述打印咀47设置于所述第六机械臂46上。
进一步的，所述第二机械臂42相对于所述第一机械臂41的旋转轴线与所述第一机械臂41的轴线共线。
进一步的，所述第三机械臂43相对于所述第二机械臂42的转动轴线与所述第一机械臂41的轴线垂直。
进一步的，所述第四机械臂44相对于所述第三机械臂43的转动轴线与所述第一机械臂41的轴线垂直。
进一步的，所述第五机械臂45相对于所述第四机械臂44的转动轴线分别与所述第一机械臂41的轴线和所述第三机械臂43相对于所述第二机械臂42的转动轴线相垂直。
进一步的，所述第六机械臂46相对于所述第五机械臂45的转动轴线与所述第一机械臂41的轴线共线。
进一步的，还包括驱动所述第二机械臂42相对所述第一机械臂41转动的第一驱动件。
进一步的，还包括驱动所述第三机械臂43相对所述第二机械臂42转动的第二驱动件。
进一步的，还包括驱动所述第四机械臂44相对所述第三机械臂43转动的第三驱动件。
进一步的，还包括驱动所述第五机械臂45相对所述第四机械臂44转动的第四驱动件。
进一步的，还包括驱动所述第六机械臂46相对所述第五机械臂45转动的第五驱动件。
进一步的，所述第一驱动件、所述第二驱动件、所述第三驱动件、所述第四驱动件和所述第五驱动件均与所述控制组件相连接。
在该实施例中，通过控制组件对第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件和第五驱动件分别进行驱动，实现对第二机械臂42、第三机械臂43、第四机械臂44、第五机械臂45和第六机械臂46的位置调节，即实现了对打印咀47的位置在三维方向上的调节，使其到达不同的位置进行打印。
请继续参照图1至图4，其中，还包括限位组件5；
所述限位组件5包括第一限位件51和第二限位件52；
所述第一限位件51的一端与所述第三机械臂43相转动连接，另一端与所述第二限位件52相转动连接；
所述第二限位件52的另一端与所述第四机械臂44相连接。
在该实施例中，在打印组件4在工作状态时，彼此相连的两个机械臂之间会产生相对运动，其中，第三机械臂43和第四机械臂44之间的相对运动最大，为了防止运动过度导致物料无法运输的情况出现，在第三机械臂43和第四机械臂44上分别设置第一限位件51和第二限位件52，通过第一限位件51和第二限位件52的转动连接，当第三机械臂43和第四机械臂44之间的相对运动超过限制范围时，第一限位件51和第二限位件52将被拉伸到相背离的两端相距最远的状态或相背离的两端相距最近的状态，保证打印过程中的平稳运行，即进一步保证了打印的精确度和质量。
请继续参照图1至图4，其中，所述调节组件2包括支撑件24、第一调节件21、第二调节件22和第三调节件23；
所述支撑件24设置于所述第一机械臂41的下方，且与所述第一机械臂41相固定连接；
所述第一调节件21、所述第二调节件22和所述第三调节件23沿所述支撑件24的周向间隔均匀设置。
进一步的，所述第一调节件21、所述第二调节件22和所述第三调节件23设置为液压调节。
进一步的，所述第一调节件21、所述第二调节件22和所述第三调节件23上均设置有以监测件。
在该实施例中，在3D打印的过程中，是将物料一层一层叠加建造出的，需要不断加高或下降该装置的高度，因此设置有第一调节件21、第二调节件22和第三调节件23，但调节件的数量不仅限于三个，根据实际施工情况可作出相应调整，第一调节件21、第二调节件22和第三调节件23分别设置于支撑件24的周向且均匀分布，第一调节件21、第二调节件22和第三调节件23之间的连线为三角形，是较为稳定的形状，进一步保证了该装置施工过程中的平稳性，满足了不同建造时期的高度要求。
请继续参照图1至图4，其中，所述移动组件3包括移动平台33、第一移动件31和第二移动件32；
所诉平台设置于所述支撑件24的下方；
所述第一移动件31和所述第二移动件32分别设置于所述移动平台33的两侧。
进一步的，所述第一移动件31和所述第二移动件32可设置为履带、直走轮或万向轮。
在该实施例中，移动平台33作为打印组件4、调节组件2、限位组件5等的承载体，具有较高的强度，优选的，选择履带作为移动件，履带的强度高，且能够承载重物，且适用于施工不平坦的路面。
请继续参照图1至图4，其中，所述供料组件1包括供料箱11和供料管路12；
所述供料管路12的一端与所述供料箱11内部相连接，另一端与所述打印咀47相连接。
进一步的，所述供料箱11包括箱体111、箱盖112和第三移动件113；
所述箱盖112设置于所述箱体111上；
所述第三移动件113设置于所述箱体111的下方。
进一步的，所述第三移动件113可设置为履带、直走轮或万向轮。
在该实施例中，在某一处打印完成后，需要到其他地方进行打印时，通过第一移动件31和第二移动件32移动调节组件2、打印组件4和限位组件5等，同时，供料组件1需要同步进行移动，因此在供料箱11上设置有第三移动件113，方便进行打印位置的转换，在供料箱11上还设置有箱盖112，方便进行物料的补充。
实施例2
本实施例还提供了一种打印系统，包括上述任一实施例1中的3D打印机器人，所述3D打印机器人设置为多个。
在该实施例中，不同类型的房屋，如别墅、洋房、高层等，对于房屋的高度和宽度的要求不同，因此，提供一种打印系统，包括多个3D打印机器人，根据每一个3D打印机器人的工作范围，将房屋进行区域划分，使不同的3D打印机器人负责不同的区域，多个区域进行拼接完成房屋的建设，使该装置不再局限于某一类型的房屋建造，提高建筑工程的机械化施工水平和效率、减少建筑材料与能源消耗。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种3D打印机器人，其特征在于，包括供料组件、调节组件、移动组件、打印组件和控制组件；
所述控制组件分别与所述供料组件、所述调节组件、所述移动组件和所述打印组件相连接；
所述供料组件与所述打印组件相连接设置成向所述打印组件中输送物料；
所述调节组件设置于所述打印组件的下方设置成调节所述打印组件的位置；
所述移动组件设置于所述调节组件的下方设置成带动所述调节组件和所述打印组件移动。
2.根据权利要求1所述的3D打印机器人，其特征在于，所述打印组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、第五机械臂、第六机械臂和打印咀；
所述第一机械臂设置于所述调节组件的上方；
所述第二机械臂设置于所述第一机械臂的上方，且与所述第一机械臂转动连接；
所述第三机械臂与所述第二机械臂相转动连接；
所述第四机械臂与所述第三机械臂相转动连接；
所述第五机械臂与所述第四机械臂相转动连接；
所述第六机械臂与所述第五机械臂相转动连接；
所述打印咀设置于所述第六机械臂上。
3.根据权利要求2所述的3D打印机器人，其特征在于，还包括限位组件；
所述限位组件包括第一限位件和第二限位件；
所述第一限位件的一端与所述第三机械臂相转动连接，另一端与所述第二限位件相转动连接；
所述第二限位件的另一端与所述第四机械臂相连接。
4.根据权利要求2所述的3D打印机器人，其特征在于，所述调节组件包括支撑件、第一调节件、第二调节件和第三调节件；
所述支撑件设置于所述第一机械臂的下方，且与所述第一机械臂相固定连接；
所述第一调节件、所述第二调节件和所述第三调节件沿所述支撑件的周向间隔均匀设置。
5.根据权利要求4所述的3D打印机器人，其特征在于，所述第一调节件、所述第二调节件和所述第三调节件设置为液压调节。
6.根据权利要求4所述的3D打印机器人，其特征在于，所述移动组件包括移动平台、第一移动件和第二移动件；
所诉平台设置于所述支撑件的下方；
所述第一移动件和所述第二移动件分别设置于所述移动平台的两侧。
7.根据权利要求2所述的3D打印机器人，其特征在于，所述供料组件包括供料箱和供料管路；
所述供料管路的一端与所述供料箱内部相连接，另一端与所述打印咀相连接。
8.根据权利要求7所述的3D打印机器人，其特征在于，所述供料箱包括箱体、箱盖和第三移动件；
所述箱盖设置于所述箱体上；
所述第三移动件置于所述箱体的下方。
9.一种打印系统，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一项所述的3D打印机器人，所述3D打印机器人设置为多个。
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