CN105378192A - 覆盖建筑物的表面的方法及用于此的机器人 - Google Patents

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Abstract

一种覆盖建筑物的表面的方法，该方法包括把可膨胀的泡沫材料喷涂到表面上，并且允许泡沫材料固化，由此形成该表面的覆盖物；以及一种机器人装置，其配置成实施该方法。

Description

覆盖建筑物的表面的方法及用于此的机器人
发明领域
本发明涉及覆盖建筑物的表面的方法及用于此的机器人。在某些实施方案中，该方法提供了一种使用可膨胀的建筑材料的可添加的、可减少的添加物制造过程，以快速建造建筑物或改进现有的建筑物。该过程可以由人工操作者手动实现或者通过计算机控制系统实现，并且包括将可膨胀的建筑材料，如聚氨酯泡沫喷涂到建筑物的内表面或外表面上，使材料成形以去除多余的，以及施加精加工处理。本发明还涉及一种用于喷涂隔热材料的机器人，以及使用这种机器人的方法。实际上，本发明延伸到配置成在有限空间内操作的机器人。
背景技术
已知的是，通过隔热那些建筑物的墙壁(或者更一般地，外部结构或建筑物外壳，如墙壁、地板和屋顶)，来提高建筑物的热性能。这在当前可以通过将保温板或保温半砖固定到墙壁上或者将这些装配在托梁和椽子之间来实现。喷涂隔热泡沫，如聚氨酯是已知的，并且可以喷涂到墙壁或屋顶结构上，以减少通过建筑物结构所转移的热量的量。但是，在大多数情况下，这样做是劳动密集型的过程，特别是当需要隔热许多较早的(1919年之前)英国(和欧洲)实心砖房屋的悬挂的木质的底层之下的腔体。由于涉及喷涂隔热材料和尖锐的建筑物固定件和表面的化学过程的性质，它也可能是潜在地危险的。在这种情况下，底层是由托梁支撑的地板形成的，并且地板下面的腔体设计成除去地面水分、气体，和延长木地板的使用寿命，但是保留有通风的但另外未使用的空间，通常被建筑碎料、配线诸如此类的占用。然而，热量可以从底层房间，通过该空间，然后通过外墙壁和通风口泄漏。
因此，合意的是隔热地板，同时保留这种空间，但是这样做是劳动密集的和棘手的任务，不仅是由于在这样的腔体内喷涂隔热材料的技术要求，而且是由于搬运地板材料和建筑物的居住者的财产(该财产原本被搁在地板上)的技术要求。这是低效的，考虑到这通常将意味着进行隔热时，将这样的房屋的居住者搬出他们的住所(并除去家具，破坏地毯、地板，从而产生浪费和相关的冲突)。
认识到需要隔热成千上万的低效建筑物所造成的各种挑战，有许多可能的解决方案。
切割保温板以适应内墙壁、地板的空间和天花板，是劳动密集型的，绝不是100％有效的，并且通常意味着进行隔热时，将这样的房屋的居住者搬出他们的住所(并除去家具，破坏地毯、地板，从而产生浪费和相关的冲突)。切割保温板以适应外表面又是劳动密集型的，具有许多技术挑战，并且具有大量的计划编制和审美影响。
例如通过喷涂隔热材料将泡沫施加到外墙壁，只能在特定的情况下应用，不提供成品，需要脚手架和许多工人进行安装。
建筑物表面的当前3D测绘和安装隔热材料的工艺(EP2213805)或者涉及内墙壁的隔热，并且需要许多工人来进行隔热、分散居住者和创建冷桥，或者需要脚手架、用于施加精加工的另外的工作和相当数量的工人。
已知的是，在施工过程中使用喷涂技术来建造其三维结构和部件(例如，如在，MIYOSHIYASUO的JPH05163769中描述的墙壁板复合材料)，用隔热材料填充腔体(如WO2006071519FAYRALPHMICHAEL)，以及通过喷涂将对表面施加精加工处理(例如，JINGTINGZHANG的CN101435221或FAYRALPHMICHAELCA2790710)。这些施工过程通常被称为“建筑物的3D打印”，并使用计算机控制程序来控制堆积材料如混凝土如何分层，以创建所需的结构。
更具体地，存在用于通过手工或机器将隔热材料施加到内墙壁或外墙壁、地板和屋顶的各种方法，例如KEMPESTEVENAllan等人的WO0173235或者KLEINHANS等人的DE10211331。
许多方法描述了隔热材料或其它建筑材料可以如何应用于现有的表面上或现有结构的腔体内，其中多余的材料通过手工成形或被覆盖。这些包括：US2002/0112442A1(Sperber)，其中两部分的隔热材料被施加到腹板，然后通过手工成型来完成；GB2046339A(Aerocon)，其使用可具有添加的隔热材料层的加气混凝土层；和US2011/0138724(Olang)，其中结合松散填充的隔热材料的隔热泡沫被施加到腔壁，过多的泡沫被去除，并且然后被覆盖。虽然WO2009/037550A2(DiniEnrico)和WO2011/021080A2(Monolite)描述了使用传统建材材料的应用和精加工，通过用于3D打印建筑物的计算机控制的门架来建造建筑物的方法。
然而，所有这些方法都具有一组类似的问题，隔热材料的应用和精加工需要大量的人力投入，并且主要是通过手工或由人操作的机器完成，或者它们需要围绕整个建筑物的结构。然而已知的是，为将隔热材料应用到建筑物的表面，这些技术导致不平坦的表面光洁度，这需要大量的精加工，并且没有办法保证一致的结果并测量性能。大多数现场制造技术受到建筑物材料能够被制造的速度和体积的限制。输送大量的材料或预制件到建筑工地，具有大量的成本和物流问题，以及工地内的实际的限制，如将料材从道路入口穿过被限制的开口移动到所需的地方。
然而，允许可膨胀的隔热材料3D打印到现有的表面和结构或者新建筑物的制造、包括应用隔热材料以适合给定的3D表面的装置、监视应用厚度的装置、除去过量的材料并应用精加工的装置的系统将显著减少破坏，减轻所需的劳动量，并且因此减少建造的费用，改善和隔热建筑物，同时也提供了更一致的和完整的结果，而没有当前方法的技术和物流问题。
至少在其当前优选的实施方案中，本发明试图解决上述问题中的至少一些。
发明概述
从一个方面看，本发明提供了覆盖建筑物的表面的方法，该方法包括把可膨胀的泡沫材料喷涂到表面上，并允许泡沫材料固化，由此来形成该表面的覆盖物。
因此，根据本发明，提供了覆盖建筑物的表面的简单方法，该方法具有广泛的适用性。
泡沫材料可以是聚氨酯泡沫或其它开孔泡沫或闭孔泡沫。
该方法还可以包括在施加到表面后使泡沫材料成形，从而以提供覆盖物的期望的形状。该期望的形状可以是期望的3D形状，例如具有砌砖的外观。
可以通过把模具施加到表面并且把泡沫材料喷涂到模具内来使泡沫材料成形。在泡沫材料固化后，模具可以被去除。该模具可以在不同的位置反复地定位在表面上，直到表面被覆盖。
可选地或另外地，可以通过机加工固化的泡沫材料以除去多余的泡沫材料并形成覆盖物的期望的形状来使泡沫材料成形。例如，该泡沫材料可通过切割工具或研磨工具成形。
表面涂层可以施加到固化的泡沫材料。表面涂层可以包括聚脲。
在本发明的实施方案中，表面是建筑物的外表面。例如，表面是建筑物的外墙壁。
在本发明的实施方案中，表面是建筑物的内表面。在一个具体的实施方案中，表面是建筑物的地板的底面。
泡沫材料可以由具有喷涂喷嘴并且联接到泡沫材料的源的机器人装置喷涂。机器人装置可包括切割工具，该切割工具用于机加工固化的泡沫材料，以去除多余的泡沫材料，并形成覆盖物的期望的形状。切割工具在固化的泡沫材料的机加工期间可替代喷涂喷嘴。例如，机器人装置可以包括多个可互换的工具头，其中之一可以喷涂是喷嘴。
机器人装置可以包括配置成监测施加到表面的覆盖物的厚度的传感装置。传感装置可以简单地是摄像机，该摄像机布置成确定覆盖物已施加到表面。传感装置可以是测距仪，例如激光测距仪。机器人装置可配置成自主地将泡沫材料施加到表面，以便获得覆盖物的所需的分布，例如所需的厚度。
机器人装置可以包括配置成在表面上移动喷涂喷嘴的机械臂。事实上，本发明扩展至配置成实施本文所描述的方法的机器人装置。
机器人装置可以是机器人式运载工具，该机器人式运载工具包括配置成使机器人式运载工具相对于表面移动的推进系统。推进系统可包括至少一个从动轮子。
机器人式运载工具可包括具有一定长度的底盘，且至少一个轮子可安装成以便相对于底盘具有两个位置：第一位置，在该第一位置，轮子定位成以便能够在底盘的长度方向上驱动机器人；和第二位置，在该第二位置，轮子的旋转轴线与长度对齐，其中在垂直于长度的平面中机器人的最大截面积在第二位置比在第一位置小。
因而从一个方面看，本发明提供了机器人式运载工具，其包括具有一定长度的底盘、配置成使机器人式运载工具相对于表面移动的推进系统，该推进系统包括至少一个从动轮子，其中，轮子安装成以便相对于底盘具有两个位置：第一位置，在该第一位置，轮子定位成以便能够在底盘的长度方向上驱动机器人；和第二位置，在该第二位置，轮子的旋转轴线与长度对齐，其中在垂直于长度的平面中机器人的最大截面积在第二位置比在第一位置小。
机器人式运载工具可包括安装在轮子安装构件上的一对轮子，其中轮子安装构件将轮子间隔开，且轮子安装构件可枢转地安装在底盘上，轮子安装构件相对于底盘的旋转使轮子在第一位置和第二位置之间移动。在第二位置，轮子可以配置成沿横向于底盘的长度的方向驱动机器人。
该对轮子中的每个轮子可枢转地安装到轮子安装构件，从而每个轮子具有第三位置，在该第三位置，轮子安装构件与底盘的长度对准，且轮子定位成以便能够在底盘的长度方向上驱动机器人。
在一个实施方案中，机器人式运载工具可包括安装在轮子安装构件上的一对轮子，其中轮子安装构件将轮子间隔开，其中轮子安装构件配置成改变该对轮子的相对间距。轮子安装构件可以是可伸缩的。轮子安装构件可包括剪刀式机构。
机器人装置可以包括光学传感器和至少一个空气喷嘴，该空气喷嘴布置成横跨光学传感器的表面引导空气流，从而防止杂物在光学传感器上沉积。
因此，从一个方面来看，本发明提供了一种用于机器人装置的光学传感器，该光学传感器具有至少一个空气喷嘴，该空气喷嘴布置成横跨光学传感器的表面引导空气流，从而防止杂物在光学传感器上沉积。空气流可以在光学传感器的前面形成空气帘。
本发明提供了一种用于将建筑材料施加到新的或现有的建筑物的可添加的、可减少的添加物的制造系统，该添加物制造系统包括三个阶段的过程：用于将建筑材料施加到3D表面的方法；去除过多的材料和使表面成形的方法；和用于将精加工处理应用到表面的方法。
根据第一阶段，通过喷嘴喷涂或挤出两部分膨胀泡沫的方法，该两部分膨胀泡沫当混合时迅速膨胀并与其被喷涂到的表面结合，以促进三维打印到墙壁、地板或屋顶上。该表面可以是，例如，建筑物的现有的部分，如墙壁、地板或屋顶，或轻质的预制基底。
泡沫可以包括与用于粘附的粘结剂结合的闭孔或开孔的隔热材料(如聚氨酯)，该隔热材料通常在冲击下膨胀25倍(其中从离开喷射头的18秒内达到充分膨胀，并且在60秒内实现结构刚度)。
由于打印是基于化学反应，与熔融材料截然相反，成品具有较高的尺寸稳定性，并能承受高于200℃的温度。
根据第二个阶段，使用了一种方法，以去除过多的材料并产生所期望的3D形状。此方法可以使用一个或多个工具，例如旋转钻机、切割机、砂磨、研磨、压缩、模具的应用、水射流切割、产生期望的形状和表面的热或其它装置。
根据第三个阶段，提供了一种方法来清洁和施加最后的表面处理。这可以包括：喷水、耐候处理、表面涂层、结合剂、表面纹理或油漆。
最终的涂层(如聚脲)提供了纹理、颜色和元件的保护。可以应用如石墙、墙壁外部嵌有小石子的灰泥或砌砖的图案，以赋予结构更自然的外观。
在本发明的一个优选的实施方案中，提供了一种系统，其包括：有利于进入建筑物的不同部分的平台；有利于不同的操作的一个或多个头部，该一个或多个头部可选地可以安装在机械臂上；控制系统。
本发明的一个方面包括平台的使用，平台可从以下列表中选择：进入平台，诸如可以是轮式或履带式的剪刀式升降机；起重机；导轨，诸如需要在操作之前安装的脚手架；悬挂在建筑物下面的平台；或附接到工业机器的例如代替当前的臂或工具的挖掘机。
该平台可以改变，以适应正在处理的建筑物从单层寓所、多层住宅到塔式大楼和摩天大楼的规模和性质。
该平台通过轮子或其它装置，可以是可移动的，或通过例如起重机或脚手架可安装到待处理的建筑物周围。
在另外的期望的方面，平台可以从任何预先存在的第三方进入平台和具有所提供的可以附接到所提供的所述平台的安装点的适合的底盘中选取。
根据本发明的一个方面，或单个多用途的头部或多个头部被附接到平台，以促进三个阶段过程的每一部分。
头部可以通过底盘和可移动的臂安装在平台上，这允许相对于底盘改变头部的角度。这样，头部因此能够瞄准相对于底盘的各个方向。可移动的臂绕至少两个非平行的且优选地垂直的轴可以是可枢转的。它可以绕垂直于底盘的长度的轴线和/或绕沿着底盘的长度的轴线枢转。
头部时可以互换的，以适应不同的操作，如喷涂、切割或精加工。可选地或者另外地，每个操作可以由不同的机器进行，每个机器适合其特定的工作。
隔热材料或其它材料，例如水的来源可以是端口，运输隔热材料的供给管可以安装到该端口。可选地或者另外地，来源可以包括承载在底盘上的容器。
头部和机械臂可包括接收器，该接收器用于接收命令信号以控制其运动和其喷涂活动的至少一个。这可以是用于无线地接收信号的无线接收器，例如无线电接收器，或者可以包括布置成通过有线连接接收信号的有线接收器。有线连接可以形成把机器人连接到服务部的脐带式管缆的一部分。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制系统，该控制系统结合以下元件中的一些或全部：例如通过使用测距传感器、2D和/或3D成像系统对现有的建筑物的3D测绘；读取建筑物的预先确定的轮廓或CAD模型，例如建筑师的图纸的能力；创建并遵循一组指令的装置，该一组指令包括在何处施加隔热材料、多少隔热材料将会沉积和表面精加工；通过使用视觉标记或3D空间标记根据指令校正机器人的位置的装置；实时位置感测、定位和自动头部调整；反馈到可移动的平台以便操作者可以手动地控制其位置或平台可以自动定位；使用视觉反馈和厚度反馈来监测和控制沉积的材料的厚度和覆盖范围；收集产生的成品的数据，例如成品的厚度、覆盖的表面的百分比面积的装置；和/或根据所作出的改进计算能量和二氧化碳节省的能力。
该方法可包括在喷涂隔热材料之前对腔体进行测绘。测绘的步骤可以包括确定要被喷涂的表面的位置，并且可包括确定该表面的周界、总高度、障碍物、窗户、布线和其它问题，通常以便为进入做好准备。虽然这可以用机器人来完成，但对腔体进行测绘的步骤可以在机器人引入到现场之前进行。这样，测绘的步骤可以包括引入绘图装置或测量设备的步骤。该测量设备可以设置有用于感测要被喷涂的墙壁的位置的传感器，如超声波测距仪、红外线成像、一个或多个摄像机。
上述的本发明允许固体墙壁隔热材料(SWI)、屋顶隔热材料或地板隔热材料通过自动化的机器人装置直接3D打印在现有建筑物的立面上，并具有与超过现有技术的以下优点：比常规的3D打印技术明显快得多，同时允许在需要的位置使用高分辨率的精确切割/射流；喷涂材料在冲击下的25倍的膨胀率也显著降低了在现场对材料的要求，进一步提高了施工的速度和质量；使用该系统，安装可仅由一个熟练操作者在一天中用传统材料的安装所需的成本的50％进行；新的过程是用户为中心的，相比传统的改造过程，允许房屋的外观的差别化达到更大的程度；并有利于大型物体，如建筑物立面、建筑物部件(现场)、甚至正常情况下受必须把极大量的材料带到现场以及缓慢而昂贵的打印过程限制的整个建筑物的高速/高容量的打印。
这种新工艺将大幅降低对材料和现场工人的需要，消除了对脚手架的需要，省略了湿施工，最小化/排除了建筑物进入问题，并提高了施工的速度和质量。所提出的发明的特征实现了结合效率、自动化和精度的解决方案。
根据本发明的一个方面，我们提供了一种用于喷涂隔热材料的机器人，包括：承载喷涂喷嘴的底盘；联接到喷嘴的喷涂隔热材料的源；和安装在底盘上的推进系统，该推进系统布置成在其所位于的表面上方驱动机器人。因此，我们提出了可用于将隔热材料施加到位置，例如地板下的腔体的机器人，从而提供了可以提供这种隔热材料的一种新的方式。特别地，机器人有利地可以用于把隔热材料喷涂到其中手动喷涂将很困难或不方便或者其中很难接近的不方便的腔体中。
机器人可以依尺寸制作成以便装配在地板下的腔体中。这样，机器人可以安装在25cm×15cm×50cm的长方体内。这将允许进入到原来用手工喷涂是方便地可能的更多受限制的空间内。喷涂隔热材料的源可以是端口，运输隔热材料的供给管可以装配到该端口。可选地或者另外地，该源可以包括承载在底盘上的容器。
推进系统可包括至少一个轮子。每个轮子可以安装成相对于底盘(该底盘具有一定长度)具有两个位置：第一位置，在该第一位置，每个轮子定位成以便能够沿底盘的长度驱动机器人；和第二位置，在该第二位置，每个轮子与该长度对齐，其中在垂直于长度的平面中机器人的最大截面积在第二位置比在第一位置小。
对于包括至少一个轮子可选地或者另外地，该推进系统可以包括至少一个柔性的驱动轨道或布置成在该表面上驱动机器人的多个支柱。
因此，这允许具有其中整体的截面积减小的构造的喷涂隔热材料的机器人。这允许机器人穿过受限制的开口被引入到空间内。在开口是为了将机器人引入到待被喷涂的空间内而专门制造的情况下，这减少所需的开口的尺寸。
这样，可以提供用于在地板下施加隔热材料的一种新的工作方法。开口可以开在围绕地板下的腔体的墙壁(通常外墙壁)中，且机器人通常在第二位置使用轮子可被引入。轮子然后可移动到第一位置，以便围绕地板下的腔体移动机器人，从而视情况喷涂隔热材料。
其中，我们相对于每个轮子参照“对准”，我们将通常是指轮子具有旋转轴线，该旋转轴线在第二位置中将与长度平行。此外，在有多个轮子的情况下，如有一对轮子的典型情况下，每个轮子的旋转轴线在第二位置可以是共轴的，而且平行于底盘的长度。
在第一位置，每个轮子的旋转轴线可以大体上垂直于底盘的长度，使得每个轮子的旋转沿底盘的长度驱动底盘。然而，每个轮子在预定范围(其可以小于180度，并且通常小于135度或90度)内也可以是可操纵的，以便操纵机器人。可以有一对轮子。该对轮子可以安装在轮子安装构件上，其中轮子安装构件将轮子间隔开。轮子安装构件可以枢转地安装在底盘上，轮子安装构件相对于底盘的旋转使轮子在第一位置和第二位置之间移动。轮子间隔构件可以在第一位置定位成垂直于该长度并且在第二位置定位成平行于，并且通常沿着该长度。
底盘在第二位置的最大横截面可以是每一个轮子的最大横截面，潜在地加上小于50mm，优选地小于20mm的余量。
因此，在第二位置，底盘和/或机器人的除每个轮子和底盘之外的其余元件可以装配在各个轮子的横截面内，可能地加上该余量。喷嘴可以通过可移动的臂安装在底盘上，这允许相对于底盘改变喷嘴的角度。这样，喷嘴因此能够瞄准相对于底盘的各个方向。可移动的臂可以绕至少两个非平行的且优选地垂直的轴线是可枢转的。它可以绕垂直于底盘的长度的轴线和/或沿着底盘的长度的轴线枢转。
该机器人可以还配置有空转轮子，该空转轮子布置成在表面的上方支撑底盘。但是，作为一种可选的方案，机器人可在其下侧，通常在底盘上，配置有支承面，当轮子驱动底盘时该支承面沿着该表面被拖动。支承面可以是弯曲的，例如部分球形的，以便通过不平的表面。这允许提供一种低轮廓的机器人，因为没有必要提供可能增加机器人的横截面的第二组轮子。
机器人可设置有尾部，该尾部沿着长度在底盘的距离轮子的远侧的一端处远离机器人延伸。尾部可通过离合器连接到底盘，该离合器在第一位置允许尾部绕垂直于长度并平行于每个轮子的旋转轴线的第一轴线(通常为水平的)围绕底盘的旋转，但在第二位置限制尾部绕垂直于长度和第一轴线的第二轴线(通常为垂直的)围绕底盘的旋转。
尾部还可以提供用于供给管的连接部，并且通常将包括供给管本身。这种供给管趋向于是笨重的、半刚性的并且妨碍运动或敏捷性。然而，通过提供离合器，我们可以利用供给管的其它不利的特征。尾部可用于平衡、支持和接地，使得不需要第二组轮子。离合器在软管向一侧循环时允许机器人容易地倒退。机器人可以包括接收器，该接收器用于接收命令信号以控制机器人的运动和其喷涂活动中的至少一个。它可以是用于无线地接收信号的无线接收器，例如无线电接收器，或者可以包括布置成通过有线连接接收信号的有线接收器。该有线连接可以形成尾部的一部分。
每个轮子可以包括轮箍，该轮箍围绕布置成驱动轮箍的电机。这减少了对外部齿轮箱等的需要，并因此提供了较低的轮廓。每个轮箍的外表面可设置有用于提高附着摩擦力的凸起，例如突出或隆起。
根据本发明的一个方面，提供了一种将隔热材料喷涂到腔体的方法，该方法包括将本发明的第一方面的机器人引入到腔体内，并使其通过喷嘴将隔热材料喷涂到腔体的至少一个内墙壁上。
因此，我们提出了使用本发明的第一方面的机器人来使腔体(特别是具有内墙壁的腔体，如地板下的腔体，该内墙壁包括在地板下的腔体中的悬浮木地板的底面)隔热的方法。
腔体将通常是地板下的腔体，通常是在砖建成的民用住所的悬挂的底层的下方的地下腔体。这种住宅提出了隔热的特殊的问题，尤其是在意识到隔热的重要性之前的很长时间以前(1919年之前)建造的那些住所。
机器人可以穿过腔体的墙壁中的一个墙壁上的孔引入到腔体内。该孔可以比在第二位置的机械人的最大截面积大，但比在第一位置的机器人的最大截面积小，该截面积是沿着垂直于长度的平面截取的。该方法可以包括在引入机器人之前在墙壁中开孔的步骤。该方法可包括在喷涂隔热材料之前对腔体进行测绘。测绘的步骤可以包括确定要被喷涂的内墙壁的位置，并且可包括确定腔体的周界、总高度、障碍物、布线、渗漏和其它问题，通常以便为进入做好准备。虽然这可以用机器人来完成，但是对腔体进行测绘的步骤可以在机器人引入到腔体内之前进行。这样，绘图的步骤可以包括把绘图装置如测绘机器人引入到腔体内的步骤。测绘机器人可设置有用于感测待喷涂的墙壁的位置和潜在的其它障碍的至少一个传感器。
该方法还可以包括确定机器人横穿腔体以便喷涂墙壁的路径的步骤。该路径可以输送到机器人(通常使用接收器)，使得当机器人引入到腔体内时，它遵循该路径。该路径还可以包括用于相对于底盘沿着该路径的各个位置定位喷嘴的指令。
对于本发明的所有的方面，合适的隔热材料的示例包括泡沫隔热材料，如聚氨酯泡沫。
附图说明
现在将参考附图在下文中进一步描述本发明的实施方案，在附图中：
图1示出了三个阶段的过程。
图2示出了安装在可移动的平台上的机械臂和头部。
图3示出了调整成适应本发明的第三方运载工具。
图4示出了调整成适应本发明的第三方运载工具。
图5示出了悬挂在框架下面的平台。
图6示出了从侧面看的悬挂平台。
图7示出了安装在框架上的平台。
图8示出了使用伸缩臂的运载工具。
图9示出了通过6个步骤的用于水平表面如天花板或地板的可添加的、可减少的添加物制造过程。
图10示出了通过5个步骤的用于垂直表面如墙壁的可添加的、可减少的添加物制造过程。
图11示出了喷涂设备和机器人操纵器。
图12示出了使用激光测距仪测量施加的隔热材料的厚度的计算机控制设备。
图13示出了用安装到计算机控制设备的切削工具去除过多的材料。
图14示出了泡沫的施加，其中使用模具控制形状并且前两个阶段，施加和成形被组合。
图15示出了正在被施加的精加工处理。
图16示出了根据本发明的一个实施方案的用于喷涂隔热泡沫的机器人的侧视图；
图17示出了图16的机器人的平面图；
图18示出了图16的机器人的底面平面图；
图19示出了图16的机器人的前视图；
图20和图21示出了图16的机器人的后视图，其中喷涂臂在不同的位置上；
图22示出了穿过图16的机器人的轮子的截面图；
图23至图25示出了图16的机器人的侧视图，其中喷涂臂在不同的高度；
图26示出了根据本发明的一个实施方案的处于第一位置的隔热材料喷涂机器人的透视图；
图27示出了图26的处于第二位置的机器人的透视图；
图28示出了房屋的示意性截面图，该房屋具有按照根据本发明的一个实施方案的方法隔热的腔体；
图29示出了穿过图28的房屋的腔体的放大的截面图；
图30示出了腔体内的透视图；
图31示出了施加隔热材料之前在地板的空间中的机器人装置。
图32示出了正在施加隔热材料的机器人装置。
图33示出了施加隔热材料后的机械人装置。
图34示出了来自摄像机的施加隔热材料之前和之后的视图。
图35示出了典型的房屋的结构和热损耗。
图36示出了地板的空间的图。
图37示出了插入到地板的空间中的机器人装置。
图38示出了部署在地板的空间中之后的机器人装置。
图39示出了隔热材料施加到地板的空间中之后的机器人装置。
图40示出了地板下的空间的照片。
图41示出喷涂移动的平面图。
图42示出了喷涂移动的侧视图。
图43和图44示出了具有可移动的盖板的机器人式运载工具。
图45示出了用于保护感测和视觉系统的空气帘。
图46示出了用于保护视觉系统的受压的摄像机支架。
图47示出了摄像机支架被切除以显露出气道。
图48至图50示出了通过受限制的开口的轮式机器人式运载工具。
图51示出了在英国1919年前典型的建筑物的地板下的空间。
图52示出了地板下的空间和支撑上面的地板的地龙墙。
图53示出了具有可选的结构的地龙墙。
图54示出了地板下的空间和支撑结构的布置的平面图。
图55示出了具有两个主驱动轮子和单个枢转点的机器人式运载工具的平面图。
图56示出了图55的机器人式运载工具的侧视图。
图57示出了图55和图56的机器人式运载工具可以如何折叠。
图58示出了具有4个驱动轮子在可对准的两个轴上的机器人式运载工具。
图59示出了图58的机器人式运载工具可以如何折叠。
图60示出了可折叠的机器人式运载工具的不同的构造。
图61示出了图60中的机器人式运载工具可以如何折叠。
图62示出了图60和图61中的机器人式运载工具的不同的驱动模式。
图63至图66示出了可选的可折叠机构。
图67至图68示出了使用电缆的部署机构。
图69示出了图55的机器人。
图70示出了图48的机器人。
具体实施方式
附图中的图1示出了三个阶段的过程；A)用于将建筑材料如可膨胀的泡沫施加到3D表面的方法；B)去除过多的材料并使该表面成形的方法；和C)用于把精加工处理施加到该表面的方法。机械臂(4)定位在待处理的表面(5)的前方，在第一阶段中，混合喷嘴(6)用于混合两部分的可膨胀的泡沫和粘合剂并将两部分的可膨胀的泡沫和粘合剂喷涂到墙壁上，以形成隔热屏障(7)。在第二个阶段中，成型头部，例如切割工具(8)，用来去除多余的材料，并把细节，如砌砖的轮廓，添加到泡沫(7)。在最后的阶段中，使用精加工头部(10)，其施加密封剂和表面涂层(11)。
附图中的图2示出了可移动的平台(1)，其包括通过剪式升降机(2)来提高高度的装置，用于机械臂(4)的平台(3)安装在该剪式升降机(2)上。一旦移动平台处于合适的位置，机械臂提供头部(9)的位置的微调控制。
附图中的图3示出了具有用于工具(9a)&(9b)的两个安装点的运载工具(1a)。喷涂、切割或精加工头部可以连接运载工具并由运载工具驱动。它们可以在一个或多个平面中运动，以扩大运动的范围，并且优选地以在垂直于运载工具的现有臂的至少一个轴线中运动，以允许完全控制头部的运动。例如头部(9a)安装在可以在轴线(×)上枢转的臂上，该轴线(X)垂直于运载工具(p、q)的运动范围。类似地，第二头部(9b)安装在具有两个轴线(Y、Z)的臂上，该两个轴线(Y、Z)垂直于运载工具自身的运动范围(r)。
附图中的图4示出了运载工具(1)，其可以提高头部(9)的高度，该头部(9)通过能够绕轴线(X)旋转的平台附接到运载工具。运载工具可以提高平台的高度并通过伸出或缩回臂向后和向前移动平台。头部运动轴线(X)垂直于运载工具的臂(4)，以提供另外的控制。
附图中的图5示出了围绕在地面(13)上的建筑物(12)架起的框架或脚手架。可移动的平台(14)可沿横梁(15)移动，在该横梁(15)下方第二平台悬挂在钢索(16)上，第二平台的高度可以是调节的(17)。满足不同的功能的一系列的头部(9)安装在平台上。
附图中的图6示出了从侧面显示的平台(14)，其中平台(14)在墙壁(18)的前面从在钢索(16)上的另一个平台(12)悬吊下来。头部(9)可以朝向或远离墙壁(18)移动，以使工具(6)获得距离墙壁所需的距离。
附图中的图7示出了框架(12)，其由定位在墙壁(18)的前部的直线滑动器或轴承(19a)和水平滑动器(19b)构成。平台(14)能够在框架上水平地(h)和垂直地(v)移动。丝杠或螺纹杆(19c)示出为位于框架上，以允许该平台在任一平面中运动。可选地，可使用其它动力传输装置，诸如带传动装置、齿轮和滑轮、气动或液压装置。平台可以手动地移动或使用电机或其它动力源自动地移动。一个或多个工具(6、8、10)可以安装在平台上。框架位于基座(19d)上，以提供稳定性。
图8示出了运载工具(1)，其可以移动到轨道(1b)上的合适的位置。可选地，运载工具可以被举升到位或使用轮子、致动腿或其它装置移动到位。运载工具被示出为举升到地面(13)上方的稳定腿(19)上。运载工具具有带有多个节段的臂，该臂可以使用液压或气动致动器(19a、19b、19c)围绕一个或多个点(p、q、r)旋转。运载工具还可以在垂直于另一轴线的平面中围绕其基座(1a)旋转。一个或多个可伸缩的臂(4a、4b)可用于延长臂(4)以将头部(9)移动到合适的位置。
附图中的图9示出了通过六个步骤(A-F)的可添加的、可减少的添加物制造过程，其用于水平表面，如包括由托梁(21)支撑的地板(20)的天花板或地板；其中可膨胀的隔热材料，如聚氨酯每次施加以通常为25-50mm的厚度施加在多个层(22、23、24)中；直至托梁和地板被覆盖且达到所需的厚度(通常为75-150mm)；在保护性的精加工处理如聚脲被施加(26)前，多余的材料被去除(25)。
附图中的图10示出了通过五个步骤(J-N)的可添加的、可减少的添加物制造过程，其用于垂直表面，如外墙壁；基质(30)在这种情况下为带有细节(31)和建筑特色如下水道(32)的砖墙；基质(30)可以使用盖板(33)进行保护；使可膨胀的隔热材料，如聚氨酯(34)，施加在一个或多个层中，直到达到所需的厚度，通常为50-200mm；过量的材料然后可以被去除，且建筑细节被加入(35)；保护涂层，如施加的聚脲或装饰涂料、油漆或施加的瓷砖(36)和盖板被移除以显示建筑特色(37)。
附图中的图11示出了计算机控制设备(40)，其从反应器(41)供给可快速膨胀的隔热材料；通过包括用于隔热材料的两个软管和用于压缩空气(未示出)的一个软管的脐带式管缆连接；反应器控制两种化学物质(异氰酸酯(43)多元醇(44)，异氰酸酯(43)多元醇(44)当在喷涂喷嘴(45)中组合时反应以制备聚氨酯)和包括催化剂(其帮助反应发生)、阻燃剂、发泡剂和表面活性剂的其它化学物质的混合物的在压力下的流动；供给的化学物质的压力导致快速膨胀的泡沫喷涂(46)到基质(47)上，并且在隔热层(48)中膨胀和凝固。
附图中的图12示出了在不同位置的附接有激光测距仪(49)的计算机控制设备(40)；该激光测距仪(49)提供至泡沫的表面(48)的距离反馈(50)；如果在每层之前和之后测量距离并且已知计算机控制设备的位置，然后可以计算隔热层的厚度，并用于控制被正在施加的材料的后续施加。
附图中的图13示出了一个减少的阶段的实施方案，其中具有切割刀具(51)的计算机控制设备(40)被用来使所施加的材料(48)成形到所需要的厚度并留下建筑细节(52)。通过扫描在下面的表面的原始细节，相同的细节可以应用到所得到的表面。
附图中的图14示出了合并的前两个阶段，其中计算机控制设备(40)通过位于基质(30)的表面上的模具(53)施加隔热材料；并且可包括建筑细节(52)；建筑细节可以重复，每次在合适的位置(54)留下预成形的隔热板。
附图中的图15示出了最后阶段，计算机控制设备(40)把精加工处理如聚脲(55)喷涂到加工表面(56)上；可选地，可以施加油漆、盖板或瓷砖(57)，以获得所期望的美学效果。
附图中的图16至图25示出了可用于喷涂隔热泡沫(如聚氨酯)的机器人101。机器人101包括安装在长形的底盘103的前端处的一对轮子102。底盘具有从底盘103的前端103a朝向后端103b延伸的长的轴线106。在底盘103的后部103b处，提供了一种半球形的壳体107；这提供了支承面，该支撑面在机器人下方的表面上被拖动(并且因此消除了在底盘103的后部处提供另外的轮子的需要)。
底盘103还支撑通过喷涂臂105安装在底盘103上的喷涂喷嘴104。喷涂臂既允许喷涂喷嘴的仰角改变(如附图中的图23至图25)，还允许喷涂喷嘴的方位角改变(如附图中的图20和图21)。在两个方向的运动是由致动器108、109所引起的。因此，喷涂喷嘴104可在机器人101上方遍及大的立体角指向任何方向，并且因此机器人101可用于喷涂围绕其自身的大的区域。
为了将轮子102安装在底盘103上并驱动轮子，每个轮子102设置有安装在底盘103上的电机110。每个电机110的输出轴111接合相应的轮子102的轮毂112。因此，电机110不仅直接驱动每个轮子102，而且它们提供了轮子102的支撑，而没有一点干预驱动机构。这减少了重量和复杂性，同时当电机110容纳在轮子102内时，这也是空间的有效利用。因此，轮子102可以随着输出轴111围绕垂直于长度106的水平轴线旋转。机器人101的行进方向可以通过控制轮子102的相对转动速度来进行控制。轮子上的突出物102a提高了牵引力并允许轮子102克服可能遇到的障碍。
机器人101还设置有尾部113，该尾部113安装在底盘的接近半球形的壳体107的中心的后部103b处。尾部113通过离合器114安装在底盘103上。经由供给管116，它也提供了为电机110和致动器108、109提供电源和控制信号的电线115和待被喷涂的隔热泡沫的源的连接。供给管116是笨重的、半刚性的并且妨碍运动或敏捷性。我们已经能够利用其缺点作为我们的益处，因为它被用作平衡、支撑和接地，使得第二组轮子是不必要的。在一个实例中当向侧面地‘循环’软管，离合器114允许机器人容易地倒退(因此未将其推入墙壁内等)，在另一个实例中，离合器114具有刚性的直的尾部(同时试图保持直线向前)或拖动多余的软管进入更小的腔体，以避免缠住地龙墙或障碍物。为了循环供给管116，该机器人使用一个轮子102倒退入尾部113内，离合器114松动。离合器114然后被锁定并且轮子102被驱动，以便使机器人直立。这给出了约一米的软管循环到机器人的一侧。离合器可以再次被释放，并且机器人向前移动，电缆大部分是静止的，直至它变紧。这在局部喷涂或定位方面表现得很出色，优于拖动整个8-10米的沉重的软管。由此可以看出，底盘103、喷涂臂105和喷嘴104当抵靠底盘103和致动器108、109平直地对准时，全部装配在轮子102的横截面内。因此，机器人101具有相对低的轮廓，并且因此可以围绕人工操作者将无法容纳在其内的腔体运动。因此，这意味着腔体，如地板下的腔体可以更少干扰地被隔热。在地板下的腔体的示例中，不再需要移开房间内的所有的地板，仅足以留出机器人进入腔体内的通道。
在附图中的图26和图27中示出了根据本发明的另一个实施方案的机器人151。与第一实施方案的那些特征等同的特征已使用相应的参考编号进行了标记，增加了50。在该实施方案中，不是安装成相对于底盘153旋转之外，轮子152被安装在可枢转地安装在底盘153上的轮子安装构件170上。这意味着，轮子可被定位在两个位置，分别如图26和图27所示。
在第一位置中，在附图中的图26所示，轮子旋转的共同轴线171是水平的并垂直于底座153的长度156。如上所述，参照本发明第一个实施方案，轮子152的功能是驱动机器人151。
在第二位置中，在附图中的图27所示，轮子安装构件170已相对于底盘153围绕垂直轴线旋转(或者通过轮子安装构件170内的致动器的动作，或者通过相对于底盘153解锁安装构件170并在相反的方向上驱动轮子152)。因此，轮子152的旋转轴线171现在是平行地对准底盘153的长度156。机器人151的在垂直于长度153的任何平面中的最大横截面相对于本发明的第一个实施方案减小。
机器人151也可以设置有操作臂，操作臂允许机器人举升或推开电线和其它可移动的危险，特别是悬挂的危险，使其不挡路(并且可能将它们固定到地板上)。这可以是可枢转地安装在底座153上的简单的刚性臂，并具有致动器，以控制其运动。它可以在远离底盘153的一端处设置有吊钩或叉状物。可选地，这可以通过喷涂臂155来实施，该喷涂臂155可以用来把危险从不挡机器人的路上解除。
上述的两个实施方案的机器人101、151的使用能够根据附图中的图28至图30得到说明。
虽然我们将参考本发明的另外的实施方案的机器人151，但本发明的第一方面的机器人1可在其适当的位置被使用。
图28示出了具有两层200、201和在下层楼板200下方的地板下腔体202的房屋。隔热腔体202的墙壁203、204是期望的，以便改善房屋的热性能。上墙壁204是由支撑在托梁上的木地板形成的悬挂的木地板。
腔体通常是20-50cm高，并且因此是难以进入的。此外，如附图中的图30中所见，碎片205、电线207和突出的砌砖206都使得在腔体内移动是困难的。根据本发明的另一个实施方案，以下的方法可使隔热这样的腔体的动作(非常)更容易、更快速且更具有成本效益。
在第一步骤中，允许测绘机器人210进入腔体。这可以通过在腔体202的墙壁203中打孔211实现。在该实施方案中，孔211是在外墙壁203中，这具有的优点是，不必打扰房屋的居住着(和随之而来的去除地板、地毯等)。可选地，可移开足够的地板，以允许测绘机器人110进入。这将通常会显著少于由人工使用者进入整个腔体所需要的。
测绘机器人210在功能上与以上讨论的机器人151相似，但不是携带喷涂臂155和喷嘴154，它携带有摄像机和/或其它感应装置(例如红外摄像机、声纳或激光雷达诸如此类的)。测绘机器人穿过腔体202，测绘出危险的位置(如上面讨论的那些205、206、207)和腔体的总体布局。测绘机器人210然后穿过开口210(测绘机器人210穿过该开口210进入腔体202)撤回。
使用红外摄像机是有利的，因为不但测绘腔体，而且可以检查任何线路的状态，以确保没有线路过热并且因此需要更换。
分析腔体的所得的绘图，以生成用于喷涂机器人151的路径。路径包括用于机器人151占用的位置的轨道，加上关于喷涂喷嘴154的正确瞄准的信息。通常，该路径将包含机器人151从入口点移动到最远点，以及然后喷涂腔体的内墙壁203、204，机器人喷涂时退出腔体。
然后，机器人151通常穿过孔210引入到腔体内。机器人151可被引入第二位置中，因此，它具有相对较低的轮廓。这意味着，与其它情况相比，孔210可以较小，因为它仅需要是足够大到在第二位置(而不是第一位置)的机器人154穿过(直径大约为18cm)。
一旦穿过孔210，机器人154回到第一位置，并开始按照路径喷涂。它将逐渐前行，朝向孔210后退，并且一旦悬挂的木地板204被适当喷涂，它将穿过孔210撤回。
因此，腔体的喷涂可以实现，而不必移开任何地板，并且甚至没有干扰房屋的居住者。这对具有包括许多较旧的财产的住宅的房东是特别有帮助的。
第一个实施方案的机器人101可以在该方法中使用；不是打孔210，机器人101通常将通过移开足够的地板被安装并和撤回，以允许进入机器人。这将仅是几块地板，通常远远少于允许人类操作进入将所需要的。
附图中的图31示出了位于地板下空间(302)中的机器人式运载工具(301)，该地板下的空间(302)存在于地面(303)和地板的下侧(304)以及支承托梁(305)(通常居中地间隔开400mm)之间，通常空间(306)的高度为400mm，但是可以在150mm至600mm或更多的范围之间。一个或多个摄像机允许操作者观察天花板(摄像机307)或运载工具运动的位置(摄像机308)。一个或多个测距传感器如激光测距仪安装在机器人上，并且可用于测量天花板(测距仪309)或定位机器人(测距仪310)。每个激光器可以覆盖单个平面或多个平面中的弧形，并且因此可以用来建立2D或3D地图。
附图中的图32示出了机器人式运载工具(301)，其通过喷嘴(312)施加两部分的可膨胀的隔热材料，例如聚氨基甲酸乙酯(311)，以在地板(304)和托梁(305)的下侧上产生隔热层(313)。每次施加隔热材料通常以厚度为25-50mm的层积累；直至托梁和地板被覆盖并达到要求的厚度(通常为100-150mm)，但如果只需要气密屏障，可低至25-50mm，或者如果需要额外的隔热，可高达200mm。
附图中的图33示出了隔热材料(313)施加到地板(304)和支撑托梁(305)的下侧之后的机器人式运载工具(301)。一个或多个摄像机允许操作者观察天花板(摄像机307)和所得的隔热材料的覆盖面。通过测量给定的位置隔热材料(313)的施加之前和之后的距离，可以计算隔热材料的厚度并用于确定在给定的区域中是否还需要隔热材料。
附图中的图34示出了从安装在机器人式运载工具上的摄像机的角度在地板的下侧直接仰视的隔热材料的施加之前(A)和之后(B)的简图。在施加隔热材料之前，托梁(305)和地板(304)的常规和线性图案与隔热材料(313)的有机结构对比。这些图案可被操作者用来计算覆盖的百分比，并引导机器人，或者由计算机使用色彩取样和模式识别，使用简单的机器学习算法进行处理以计算被隔热材料(313)覆盖的比例，留下的未处理的比例(314)。当与隔热材料的厚度结合时，可以自动地计算出地板安装前和安装后的U值并在能量节约计算中使用。
附图中的图35显示了具有下面的地板空间(302)的典型的房屋(315)。许多通风孔(316&317)允许空气穿过空间(302)，从而允许来自地面的空气和湿气逸出并防止因潮湿造成的问题。来自空间的冷空气可以穿过地板(304)上升，并驱动热损失穿过建筑物的其余部分(如由图35中的箭头所示)。因此，期望的是把隔热层和气密屏障添加到地板块的下侧，但仍然允许地面通气。
附图中的图36示出了地板下的空间(302)的细节。通常，空间内的地面低于外面的水平面。通风口(316)周期性地位于外墙壁上。通常为125-250mm宽的地板(304)由垂直于地板延伸的托梁(305)支撑。地板示出为被切开，从而露出了空间内的支撑托梁的地龙墙(318)，这些可以具有在其中的间隙(319)，以允许空气穿过空间。
附图中的图37示出了机器人式运载工具(301)，该机器人式运载工具(301)从建筑物外侧插入到空间(302)内，优选地这穿过外墙壁(321)中的进入点(320)，因此对居住者的干扰被最小化，并且不必布置通向住宅的入口。进入点可以在外墙壁上通过去除通气孔(通常为215mm×155mm或215mm×75mm)、一个或多个砖块(通常为215mm×70mm)或通过钻芯孔(通常直径为100、125、150mm)来完成。因此，机器人需要能够适合穿过间隙，并且如果适用一旦进入空间内就展开。可选地，机器人可以通过移开一个或多个地板(304)或穿过住宅内的进入口插入空间内。
附图中的图38示出了在空间(302)内已经成功地通过地板(304)下的空间的长度展开的机器人式运载工具(301)。机器人装置可以携带机载电源或者可通过脐带式管缆(322)或者两者的组合供电。机器人装置可以携带泡沫罐，或者可以以两部分通过脐带式管缆从位于外部的反应器供给可膨胀的隔热材料，例如聚氨酯。
附图中的图39示出了向后朝向进入点(320)工作从而将隔热材料(313)施加到地板(304)的下侧的机器人式运载工具(301)。
附图中的图40示出了在空间(302)中的适当位置的机器人式运载工具(301)的照片。
附图中的图41示出了从机器人式运载工具(301)的上方观看的视图，示出了在垂直轴线(323)上枢转的喷枪(312)，其中喷嘴的尖端距枢轴的距离为a。当枪旋转到角度q2时，侧向距离y可以计算出来。
附图中的图42示出了机器人式运载工具(301)的侧视图，示出了在水平轴线(324)上枢转的喷枪(312)，其中枢轴距垂直轴线(323)的距离a，且喷枪喷嘴在枢轴上方的距离为b。当枪旋转到角度q1时，如果给出到空间的顶部高度h，距离x可以由以下算式计算出来：
x＝h/tan(q1)-b/sin(q1)
并且其中：
y＝(a+√(x2+h2-b2))tan(q2)
以便使喷枪点指向位置(x，y)。
q1＝arctan[(h/x)-arcsin(b/√(h2+x2))]
q2＝arctan(y/(a+√(x2+h2-b2)))
附图中的图43和图44示出了具有可移动的盖板(325)的机器人式运载工具(301)，该盖板(325)保护机器人，并允许易于清洁任何材料的溢出量。可以使用便宜的一次性盖板。盖板包括对轮子(327)的保护(326)，以防止从上方掉落的任何材料附着到轮子并导致可防止轮子转动的障碍。
附图中的图45示出了安装在机器人式运载工具(301)上的两个传感器或摄像机(328)的特写。通过软管(329)和一系列的喷嘴(330)提供压缩空气，以在传感器的前面潮湿空气屏障(331)。当机器人喷涂时这可以连续运行，以确保材料不会阻碍或附着到传感设备。也可以提供阀，使得不喷涂时空气被转向到喷枪，以清洗喷嘴，并且喷涂时转向到感应设备。
附图中的图46示出了安装在容器内的摄像机(332)，该容器包括用固定装置(336)保持在一起的盖(333)、密封件(334)和背部(335)。容器被供给的压缩空气(337)加压，该压缩空气(337)可以从围绕镜头的出口(338)逸出。每当机器人喷涂时以及喷涂后的短时间，压缩空气供给到容器，以确保隔热材料颗粒不会落到视觉系统上或妨碍视觉系统。
附图中的图47示出了在两个平面上剖开的摄像机和加压容器。空气穿过软管(329)提供到腔室(339)，在该腔室(339)内空气可以供应给定位在镜头(340)周围的喷嘴(338)。
附图中的图48至图50以平面图示出了通过四个阶段机器人式运载工具(401)通过受限制的开口(402)。机器人式运载工具具有四个从动轮子(403)，每一个都可以相对于轴线(405)组合地或单独地枢转(404)。轴可以相对于具有一个或多个枢转点(406)的底盘旋转。机器人携带可包括传感器和测量设备、工具或执行操作的其它设备的有效载荷(407)。图48的下视图示出了机器人(401)，其具有旋转90度的前轴(405)和相对于该轴旋转90度的轮子(403)，因此所有轮子都可以向前驱动。图49示出了前部部分已经通过受限制的开口后的机器人式运载工具，并且其中后轴现在是折叠的。图50示出了已经清除了障碍的机器人式运载工具。折叠机构的布置允许轮子被塞进内部并在需要时使宽度最小化。致动方法可以包括电机或齿轮、线性致动器、电缆，或由轮子本身驱动并用棘轮机构控制。
附图中的图51示出了地板下的空间(408)以及机器人式运载工具可能必须在其中操作的环境的类型。空间由地面(409)和上方悬挂的木地板(410)之间的空间组成，该悬挂的木地板(410)由地板(411)和支撑托梁(412)组成。通常，空间的高度为400mm，但范围可在150mm至600mm或更多之间。空间可以具有不平整的表面(413)和障碍物(414)，如碎石、砖块和其它杂物。进入空间可通过贯穿外墙壁钻芯孔(通常直径为100、125或150mm)或通过除去通气孔(415)(通常为215mm×155mm或215mm×75mm)穿过上述的地板。不仅通过受限制的开口，而且需要穿过障碍物，如在开口正后方的过梁(416)或托梁(412)。
附图中的图52示出了地板下的空间和地龙墙(417)，该地龙墙将空间分割并支撑上述的地板(410)。孔(418)被示出，以允许空间的不同部分之间的通风，这些孔在尺寸上可以从1宽00mm到宽500mm变化，但通常是250mm的正方形。
附图中的图53示出了具有格栅砖砌结构(419)的地龙墙(417)的可选的构造，该格栅砖砌结构(419)允许空气从一侧穿过另一侧。
附图中的图54示出了从上方看的地板下的空间的平面图，其中由托梁(412)支撑的地板(411)被切开，该托梁(412)进而由地龙墙(417)支撑。外墙壁(420)周围的为空间提供通风的开口(415)，连同地龙墙上的允许空气流过空间的开口(418)一起被示出。所提出的机器人式运载工具可以远程地通过这些空间。
附图中的图55和图56示出了机器人式运载工具(501)的可选的构造，其具有安装在轴(503)上的可以相对于底盘(505)转动(504)的两个从动轮子(502)。可相对于底盘枢转(507)的自由轮子(506)在后部支撑运载工具。机器人携带包括传感器和测量设备、工具或执行操作的其它设备的有效载荷(508)。
附图中的图57示出了机器人式运载工具(501)，其具有相对于底盘(505)在正常展开的操作(P)位置、部分折叠(Q)位置和全折叠(R)位置的三个位置旋转的轴(503)。当完全折叠时，机器人式运载工具比在其展开位置要显著窄一些(w)。后轮子(506)可自由旋转。通过驱动左驱动轮子向前和右轮子向后(如由图57中的箭头所示)，轴可顺时针旋转(虚线箭头)。
附图的图58示出了机器人式运载工具(601)，其具有在轴(603)上的四个从动轮子(602)轮子，该四个从动轮子(602)可相对于底盘(605)枢转(604)。为了防止折叠，枢轴上的锁止机构允许机器人转动。通过驱动轮子独立地向前和向后(如由图58中的箭头所示)，当枢轴(604)自由旋转时，轴可以相对于底盘转动(虚线箭头)。机器人携带包括传感器和测量设备、工具或执行操作的其它设备的有效载荷(606)。
附图的图59示出了前图中的机器人式运载工具(601)，其具有相对于底盘(605)转动90度的轴(603)，因此它们是共线的。该运载工具中以三个位置示出：第一部分折叠位置(Q1)、第二部分折叠位置(Q2)和完全折叠位置(R)。当完全折叠时，机器人式运载工具比在其展开位置要显著地窄一些(w)。如图59所示，在完全折叠位置(R)，如果需要，轴(603)可旋转(虚线)。
附图中的图60示出了(以平面图和侧视图)机器人式运载工具(701)，其具有处于两种构造中的四个从动轮子(702)：正常操作模式(左方附图)和折叠模式(右方附图)。折叠时的运载工具比展开时要掀桌得窄一些(w)，而长度增加(l)，且高度保持不变(h)。机器人携带包括传感器和测量设备、工具或执行操作的其它设备的有效载荷(703)。两个枢轴(704&705)以及底盘(707)和各轴(708)之间的联动装置(706)允许轮子和轴以这样的方式定位以挡当打开时使整体宽度最小化。
附图中的图61示出了机器人式运载工具(701)的五个阶段；正常展开模式(P)；前轴枢转(Q1)；前轴展开因此轴延伸到底盘并与到底盘共线(Q2)；后轴枢转(Q3)；两个轴都展开并彼此一致地延伸(R)。
附图中的图62示出了前图中的处于六个阶段(P1、P2、P3、P3、P4、P5、P6)的机器人式运载工具：第一阶段(P1)示出了正常地展开构造，其中与轴(708)一致的每个轮子(702)驱动向前，该轴(708)进而移动运载工具向前；第二阶段(P2)示出了在一侧的轮子驱动向后且在另一侧的轮子驱动向前，从而导致机器人在原地转弯；第三阶段(P3)示出了每个轮子(702)围绕各自的枢轴旋转90度，因此轮子垂直于底盘(707)驱动，从而向一侧地驱动机器人；第四阶段(P4)示出了展开的前轴，其中前轮旋转90度，因此它们结合后轮驱动向前；第五阶段(P5)示出了两个展开的轴，其中轮子旋转90度，因此它们能够直线驱动；第六阶段(P6)示出了每个轮子转动，使得轮子的旋转轴线与运载工具的旋转中心对准，以在原地转弯，如虚线所指示的。
附图中的图63示出了使用可选的折叠机构的机器人式运载工具(801)，其中轮子(802)可绕枢轴(803)旋转180度，以降低运载工具的宽度。
附图中的图64示出了使用可选的折叠机构的机器人式运载工具(901)，其中轴(902)可通过可伸缩的机构(903)缩短。
附图中的图65示出了使用可选的剪刀式机构(1002)以减少宽度的机器人式运载工具(1001)；联动装置或齿轮确保轮子保持与运动(4)的方向保持对齐。
附图中的图66示出了机器人式运载工具(1101)，其使用四连杆机构，以折叠成较长的较窄的形状，两个轴(1102)形成联动装置中的两个，该两个联动装置可以在承载底盘(1103)的联动装置上枢转。
附图中的图67和图68示出了机器人式运载工具(1201)，其中每个轴(1202)可相对于底盘(1204)枢转(1203)，以减少展开时的宽度(图68)。机械挡块(1205)防止轴旋转过度。电缆被示出为处于张紧状态(1206)，从而保持运载工具一起处于展开构造中(图67)，电缆被防止压缩并且该电缆在底盘内保持隔开(虚线)，并且该电缆可以由操作者或由其它装置如电机拉紧，并用闩锁保持在适当的位置。
附图中的图69从上方示出了来自图55的由底盘(505)组成的机器人式运载工具，该底盘(505)可相对于轴(503)枢转(504)，并被示出为是部分折叠的。底盘包含喷枪(508)，该喷枪(508)可以通过电机(510)和线性致动器(511)在两个轴上旋转。安装在机器人的后部(512)和前部(513)的摄像机允许操作者监测操作并控制运载工具。两个从动轮子被示出为分别向前和向后行驶，从而使轴顺时针(虚线)旋转。具有在两个方向上的齿的棘轮(514)、两个棘爪(515)和螺线管(516)允许轴锁定在适当的位置，或在任一方向上或两个方向上自由旋转。
附图中的图70示出了上述的图48的机器人式运载工具，其由可在枢轴(406)上转动从而允许运载工具打开或展开或的底盘(450)、轴(405)和联动装置(451)组成。底盘包含用于有效载荷(407)以承载设备来进行给定操作的空间，并且可以迅速地下降或替换。四个从动轮子(403)被示出，每个从动轮可相对于轴枢转(404)，并用四个线性致动器(452)单独控制。轴的折叠和运动可以用电机(453)和蜗轮(454)结构来单独控制。
贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括(comprise)”和“包含(contain)”以及其变体，是指“包括但不限于”，并且它们不意在(并且没有)排除其它部分、添加物、部件、整体或步骤。贯穿本说明书的描述和权利要求，单数涵盖复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，本说明书应理解为考虑复数以及单数，除非上下文另有要求。
结合本发明的特定方面、实施方案或示例描述的特征、整体、特点或组应理解为可适用于本文所述的任何其它方面、实施方案或示例，除非与其不兼容。本说明书(包括任何所附权利要求和摘要和附图)中公开的全部特征，可以以任何组合来组合，除了其中这类特征和/或步骤的至少一些相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述的实施方案的细节。本发明扩展到在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (29)

1.一种覆盖建筑物的表面的方法，所述方法包括把可膨胀的泡沫材料喷涂到所述表面上，并且允许所述泡沫材料固化，由此以形成所述表面的覆盖物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫材料是聚氨酯泡沫。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括在施加到所述表面后使所述泡沫材料成形，从而来提供所述覆盖物的期望的形状。
4.如权利要求3所述的方法，其中，通过把模具应用到所述表面并且把所述泡沫材料喷涂到所述模具内来使所述泡沫材料成形。
5.如权利要求3所述的方法，其中，通过机加工所固化的泡沫材料以除去多余的泡沫材料并形成所述覆盖物的期望的形状来使所述泡沫材料成形。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括把表面涂层施加到所固化的泡沫材料。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述表面涂层包括聚脲。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述表面是建筑物的外表面。
9.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述表面是建筑物的内表面。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述表面是建筑物的地板的底面。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述泡沫材料通过携带喷涂喷嘴并且联接到所述泡沫材料的源的机器人装置来喷涂。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述机器人装置包括切割工具，所述切割工具用于机加工所固化的泡沫材料以去除多余的泡沫材料，并形成所述覆盖物的期望的形状。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在所固化的泡沫材料的机加工期间，所述切割工具替代所述喷涂喷嘴。
14.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其中，所述机器人装置包括传感装置，所述传感装置配置成监测施加到所述表面的所述覆盖物的厚度。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述机器人装置配置成自主地把所述泡沫材料施加到所述表面，以获得所述覆盖物的所需的厚度。
16.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其中，所述机器人装置包括机械臂，所述机械臂配置成在所述表面上方移动所述喷涂喷嘴。
17.一种机器人装置，其配置成实施权利要求11-16中任一项所述的方法。
18.如权利要求11-16中任一项所述的方法或如权利要求17所述的机器人装置，其中，所述机器人装置是包括推进系统的机器人式运载工具，所述推进系统被置成使所述机器人式运载工具相对于所述表面移动。
19.如权利要求18所述的方法或机器人式运载工具，其中，所述推进系统包括至少一个从动轮子。
20.如权利要求19所述的方法或机器人式运载工具，其中，所述机器人式运载工具包括具有一定长度的底盘，并且所述至少一个轮子安装成以便相对于所述底盘具有两个位置：第一位置，在所述第一位置，所述轮子定位成以便能够在所述底盘的长度方向上驱动所述机器人；和第二位置，在所述第二位置，所述轮子的旋转轴线与所述长度对齐，其中在垂直于所述长度的平面中所述机器人的最大截面积在所述第二位置比在所述第一位置小。
21.一种机器人式运载工具，包括具有一定长度的底盘、配置成使所述机器人式运载工具相对于表面移动的推进系统，所述推进系统包括至少一个从动轮子，其中，所述轮子安装成以便相对于所述底盘具有两个位置：第一位置，在所述第一位置，所述轮子定位成以便能够在所述底盘的长度方向上驱动所述机器人；和第二位置，在所述第二位置，所述轮子的旋转轴线与所述长度对齐，其中在垂直于所述长度的平面中所述机器人的最大截面积在所述第二位置比在所述第一位置小。
22.如权利要求20或21所述的方法或机器人式运载工具，包括安装在轮子安装构件上的一对轮子，其中所述轮子安装构件将所述轮子间隔开，并且所述轮子安装构件可枢转地安装在所述底盘上，所述轮子安装构件相对于所述底盘的旋转使所述轮子在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
23.如权利要求22所述的方法或机器人式运载工具，其中，所述一对轮子中的每个轮子可枢转地安装到所述轮子安装构件，从而每个轮子具有第三位置，在所述第三位置，所述轮子安装构件与所述底盘的长度对准，并且所述轮子定位成以便能够在所述底盘的长度方向上驱动所述机器人。
24.如权利要求19所述的方法或机器人式运载工具，包括安装在轮子安装构件上的一对轮子，其中所述轮子安装构件将所述轮子间隔开，其中所述轮子安装构件配置成改变所述一对轮子中的所述轮子的相对间距。
25.如权利要求24所述的方法或机器人式运载工具，其中，所述轮子安装构件是可伸缩的。
26.如权利要求24所述的方法或机器人式运载工具，其中，所述轮子安装构件包括剪刀式机构。
27.如权利要求11-26中任一项所述的方法或机器人式运载工具，其中，所述机器人装置包括光学传感器和至少一个空气喷嘴，所述空气喷嘴布置成横跨所述光学传感器的表面引导空气流，从而防止杂物在所述光学传感器上沉积。
28.一种用于机器人装置的光学传感器，所述光学传感器具有至少一个空气喷嘴，所述至少一个空气喷嘴布置成横跨所述光学传感器的表面引导空气流，从而防止杂物在所述光学传感器上沉积。
29.如权利要求27或28所述的方法、机器人装置或光学传感器，其中，所述空气流在所述光学传感器的前面形成空气帘。
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