CN106567529B - 墙面刮浆抹灰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种墙面刮浆抹灰机器人，属于建筑机械领域。针对墙面刮浆抹灰无法机械化作业的问题，本发明的墙面刮浆抹灰机器人实时保持竖直状态，配合可折叠导轨的铺设使墙面刮浆抹灰机器人在刮浆时始终与施工面平行，万向轮由控制系统驱动移动，行程开关的设置使墙面刮浆抹灰机器人取代了部分的人工操作。升降机构垂直升降，并通过编码器的反馈和控制系统的控制达到所需高度；刮浆工作头与施工面呈一定角度能给予砂浆向施工面的压力，保证了施工的精度要求。本发明的机器人能解决边角等不容易施工部分的机械化施工问题，机架可以折叠和展开，方便收纳。

Description

墙面刮浆抹灰机器人

技术领域

本发明属于建筑机械领域，尤其涉及一种墙面刮浆抹灰作业装置和墙面刮浆抹灰机器人。

背景技术

随着机械自动化的不断发展，建筑工程施工作业也在不断的机械化。虽然大部分的分项项目已有相应的机械化设备，但是目前此类工程机械设备主要针对大作业量和大面积作业的分项项目，单位面积小、社会总量很大的分项项目依然处于原始的手工作业。一是大面积整平作业虽然已有机械设备来完成，但小面积作业依然无法由机械设备辅助，二是此类工程机械设备造价昂贵，体积庞大，重量巨大，小面积作业效率低。

目前小面积作业的墙面刮浆抹灰还只能依靠人工或部分平面刮浆设备实施完成，阴阳角的工作量占整个抹灰工作的50％，但阴阳角标准作业还无法用机械完成，施工人员的经验和技术直接影响了作业工程的质量，现实中施工人员技术参差不齐，从而造成质量稳定性差，施工进度慢。施工工人必须用很长的时间和消耗很大的体力，劳动强度高耗时长、人力成本高的问题。

因此若有一种机械设备可以快速改善质量的稳定性，并且不依赖于施工人员的经验和技术，完全靠机械化来满足各个施工环节的质量标准，轻松，快捷完成作业，那将对社会创造很大的效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种墙面刮浆抹灰作业装置和墙面刮浆抹灰机器人，可以取代传统人工作业，解决诸多弊端。

本发明的技术方案如下：

一种墙面刮浆抹灰作业装置，包括旋转工作台、翻转工作台和刮浆工作头；所述的旋转工作台包括安装连接座、旋转装置和旋转平台，安装连接座通过旋转装置与旋转平台连接；所述的旋转平台与翻转工作台铰接，铰接处设有锁紧装置，所述的翻转工作台上固定安装有刮浆工作头。首先本发明的墙面刮浆抹灰作业装置总体上包括一个旋转工作台和一个翻转工作台，且旋转工作台可带动翻转工作台一通旋转；翻转工作台通过铰接方式固定在旋转工作台上，翻转工作台上连接刮浆工作头，刮浆工作头用于对待施工墙面进行作业，如在对垂直墙面进行施工时，刮浆工作头可以为类似人工墙面刮浆时的平板。翻转工作台的铰接翻转特性可以使平板与墙面形成一定的角度，这与人工刮浆时作业人员的刮浆板也与墙面带有一定夹角道理相同(能给予砂浆向施工面的压力)；旋转工作台的旋转可以带动刮浆工作头旋转，达到各方向上进行刮浆的目的。

优选的，为了实现自动化的刮浆，所述的刮浆工作头包括刮板和砂浆腔罩，所述的刮板安装在砂浆腔罩上，砂浆腔罩上开设有砂浆入口；刮板上开设有若干砂浆出口。砂浆入口连接砂浆输送机构或砂浆输送管道；砂浆出口出浆，出浆后的砂浆直接在刮板上，取代人工施工时往刮浆板上上浆的过程。

优选的，所述的刮浆工作头为刮平工作头、刮阴角工作头或刮阳角工作头，所述的刮平工作头的刮板为平板，所述的刮阴角工作头和刮阳角工作头的刮板呈L形，刮阴角工作头的砂浆腔罩覆盖在L形刮板的阴角上；刮阳角工作头的砂浆腔罩覆盖在L形刮板的阳角上。上述涉及是因此刮浆作业的主要作业对象就是平面刮浆、阴角刮浆和阳角刮浆；平板可适用于平面刮浆，L形刮板的阴角可适用于墙面阳角刮浆，L形刮板的阳角可适用于墙面阴角刮浆，

优选的；所述的翻转工作台上设有砂浆换向机构，砂浆换向机构一端为砂浆入口，另一端设置有可旋转的砂浆管，所述的砂浆管端口密封，且侧壁上设置有开口；所述翻转工作台两端分别连接一个刮浆工作头；翻转工作台内设置有两个砂浆通道分别与两个刮浆工作头的砂浆入口相连，所述的开口在砂浆管旋转至设定角度时与砂浆通道连通。当所述翻转工作台两端分别连接一个刮浆工作头时；在施工过程中只需要一个刮浆工作头与墙壁接触刮浆即可，即只需要一个刮浆工作头出浆。因此本发明提供了一种选择性出浆的结构，通过可选择砂浆管的旋转控制其上的开口与一个砂浆通道连通，该砂浆通道所连接的刮浆工作头即出浆，而另一个工作头就不出浆；通过旋转管的旋转即可实现刮浆工作头出浆的切换；当两个刮浆工作头均不需要出浆时，可让开口不与任何砂浆通道连通。

优选的；所述的旋转平台包括相互铰接的固定板和翻转板，铰接处设有锁紧装置；固定板通过旋转装置和安装连接座相连；翻转板与翻转工作台铰接，所述的翻转板与翻转工作台的铰接轴始终垂直于固定板和翻转板的铰接轴。旋转平台在可旋转的基础上设计成可翻转的结构，这样做的目的是：在对阴角和阳角进行施工时，施工空间较窄；除刮浆工作头碰触待施工区域外，往往墙面刮浆抹灰作业装置的其它部位或与其连接的部件(如砂浆输送管)会碰触待施工区域附近的墙面，这会使施工难以进行；因此刮浆工作头有必要选择合适的切入角度。旋转平台采用相互铰接的固定板和翻转板，且翻转板与翻转工作台的铰接轴始终垂直于固定板和翻转板的铰接轴，就是为了使得刮浆工作头有合适的施工角度和可操作性。

优选的；所述的翻转工作台内设有工作台控制板，所述的刮浆工作头上设有行程开关，行程开关与工作台控制板相连，工作台控制板驱动砂浆换向机构的砂浆管旋转，工作台控制板控制翻转工作台相对于翻转板的旋转。行程开关和工作台控制板的设计用于实现自动化施工，当行程开关被触动时；工作台控制板即可通过驱动砂浆换向机构的砂浆管旋转和翻转工作台的选择来实现施工状况的改变。行程开关可以是机械触碰式行程开关，也可以是激光传感器；只要能在遇到需要改变施工状况的时候能反馈信号给工作台控制板即可，如遇到施工墙边的边界，通过机械触碰式行程开关碰触施工边界的障碍给予工作台控制板信号。

以对墙面由下至上刮浆为例，选择刮平工作头；初始时，翻转工作台下端工作头与墙面接触刮浆，作业装置往上移动，当上端工作头的行程开关碰触天花板后，工作台控制板接收信号，并使翻转工作台沿铰接处旋转；使下端工作头离开墙面，上端工作头接触墙面，直至设定位置后锁紧，作业装置往反方向运动(向下)运动；工作头的上端对墙面进行刮浆和整平直到下端工作头的行程开关碰触地面。

本发明还公开了一种墙面刮浆抹灰机器人，包括墙地面施工辅助系统和所述的墙面刮浆抹灰装置，所述的墙地面施工辅助系统包括机架主体、倾斜程度检测传感器、控制系统、升降平台、驱动装置、若干升降机构和与升降机构相连的万向轮；所述的倾斜程度检测传感器安装在机架主体上，若干升降机构位于机架主体底部，所述的升降平台安装在机架主体上,驱动装置驱动升降平台垂直升降，所述的控制系统接收倾斜程度检测传感器信号，控制系统分别与升降机构、万向轮、驱动装置、工作台控制板连接，所述的墙面刮浆抹灰作业装置通过安装连接座安装在升降平台上。

所述的倾斜程度检测传感器用于检测机架主体的倾斜状况，并向控制系统发送当下机架主体的倾斜状况，可以是水平陀螺仪、倾角传感器等用来测量相对于水平面的倾角变化量的设备。控制系统得到倾斜状况后即判断是否需要进行调整，判断过程可通过与设定阈值比较的形式；当大于设定阈值时即进行调整。调整方式为控制系统控制升降机构的升降，如当机架主体朝某一升降机构倾斜时，控制系统即控制该升降机构升起，或控制与该升降机构对应的升降机构下降；经多次调整直到符合控制系统的要求。本发明通过上述机制，可以使得机架在移动过程中或发生倾斜时随时调整升降机构，使得机架主体始终保持竖直位置，为施工奠定基础。

所述的万向轮与控制系统相连，控制系统控制万向轮的锁死和滚动，在需要机架主体不动时，即可通过锁死万向轮实现，在需要机架主体运动时，即可解锁从而实现移动。

优选的，所述的驱动装置为电机，电机同步驱动两个卷筒，一个卷筒内的钢丝绕过位于升降平台正上方的滑轮后由另一个卷筒收纳，升降平台与钢丝固定连接，滑轮同轴安装有编码器，编码器与控制系统相连；

或者所述的驱动装置为电机，电机连接齿轮，电机安装在升降平台上，机架主体上安装有与所述齿轮相配合的齿条，电机同轴安装有编码器，编码器与控制系统相连。

或者所述的驱动装置为电机，电机通过链条或同步带使得滑轮转动，滑轮通过钢丝连接升降平台实现升降

上述钢丝电机或电机同轴安装有编码器，编码器用于获知升降平台的高度位置，编码器与控制系统相连。

由于升降平台需要连接工作头，升降平台移动到机架主体最上方时，力臂较大，因此作为优选的，可以在第一机架上设置可调配重块，可调配重块根据需要调整重量，以使得机架主体稳定。优选的，所述可调配重块安装在第一机架上，如安装在第一机架远离升降平台的一端。可调配重块的设置用于减小升降平台驱动电机的功率，使机架主体更加平衡。

在建筑施工领域，施工辅助设备还需要能应付角落、边角等较难施工领域的施工要求。为了达到上述目的，本发明的机架主体包括第一机架、第二机架和第三机架；第二机架和第三机架分别位于第一机架的两侧，并与第一机架的一条侧边铰接，铰接的设计可以使第二机架或第三机架与第一机架进行折叠，减小体积、方便收纳。当使用时，可以使第二机架或第三机架与第一机架呈一定角度，机架主体即可站立在地面上，如使第二机架和第三机架均与第一机架呈90度，使机架主体呈T字形，机架主体即可稳固站立。当在墙面边缘或有阻碍的环境施工时，也可通过机架间的折叠满足施工要求，避免施工死角的出现，以对某一墙面的最右端进行施工为例，位于第一机架右边的机架张开时可能会阻碍升降平台到达墙面的最右端，此时可使位于第一机架右边的机架与第一机架折叠，使机架主体呈L形，升降平台即可到达待施工墙面的最右端，使墙面没有施工死角。

为了便于折叠，在折叠过程中，可以先控制待折叠的那个机架下方的升降机构收起，与其相连的万向轮即会离地，从而实现折叠。优选的，所述升降平台安装在第一机架上，并安装在与第二机架或第三机架铰连的这条侧边上。

优选的，所述的第一机架和第二机架之间以及第一机架和第三机架之间均设有开合装置，开合装置受控制系统控制，开合装置用于实现机架之间的自动开闭，并可锁死当面机架之间的位置，如可在第一机架与第二机架或与第三机架的角度为0或90°时锁死。所述的开合装置可以是闭门器。

升降机构分布在机架主体底部，可直接与机架主体底部相连，也可通过伸缩杆与机架主体底部相连。升降机构连接万向轮，升降机构的分布只要使得机架主体在各方向上的倾斜均可调即可。优选的，所述的第一机架底部两端各设有一个升降机构，所述第二机架和第三机架远离铰接侧的机架底部均设有一个升降机构。

优选的，根据高度需求可以采用多个机架主体在高度方向上叠加组合的方式组装成符合施工高度要求的机架主体。叠加组合的设计可使机架主体在收纳时占用的空间更小，更方便移动和运输。

优选的，为了使墙面刮浆抹灰工作台的移动能够超出机架主体的限制，在所述的升降平台上安装有二级升降台，二级升降台固定在升降平台上，所述的二级升降台上设有竖直导轨，所述的支架安装在二级升降台的导轨上。当升降平台移动到机架主体最高点时，二级升降台的竖直轨道高于机架主体，从而使墙面刮浆抹灰工作台可以移动到比支架主体更高的位置。

倾斜程度检测传感器保证了升降机构在竖直线上的工作需求，但墙面施工时通常还要求辅助设备能提供面上找平的基准，而且实现方式越简单越好。为了实现上述目的，所述的机器人还可以包括若干与施工墙面平行的轨道，所述的万向轮位于轨道上。通过轨道的铺设即可使得机架主体运动方向始终保持与墙面保持平行，轨道还可拼接，满足大面积施工时的要求。

更为优选的，本发明公开的辅助系统的轨道为可折叠轨道，所述的可折叠轨道由若干轨道单元组成，所述的轨道单元两端设有用于连接的铰接轴和铰接孔，可在长度方向上相互铰接，所述的轨道单元两侧设有安装孔，可在宽度方向上相互拼接；轨道单元上设有直线行进轨道，宽度方向上拼接后的轨道单元上的直线行进轨道互相平行，长度方向上铰接后的轨道单元上的直线行进轨道处于同一直线上；部分或全部万向轮设置在直线行进轨道上。

由于可折叠轨道由轨道单元铰接和拼接而成，因此在长度方向上可进行折叠收纳。当需要时，可折叠轨道还可以在长度方向上进行铰接扩展长度，或在宽度方向上通过拼接扩展宽度。本发明的上述设计使得本发明在施工时对地面无特殊要求。即使地面不平，由于轨道通过铰接相连，其可自适应的安放在地面上，而且轨道之间以及轨道与施工墙面始终平行。本发明的辅助系统对轨道之间是否处于同一高度，以及轨道自身是否处于水平面上没有任何要求。当轨道之间不处于同一高度时，机架主体即会倾斜，施工辅助系统即可自动调整重新回到竖直位置；当轨道自身不处于水平面上时，施工辅助系统也会以同样的机理自动调整重新回到竖直位置；本发明的控制系统可以通过调节升降机构自适应各种场合，满足施工精度要求。

在水平刮浆过程中，如遇到地面有长斜波，对机器人而言其始终是保持竖直状态的(通过倾斜程度传感器的检测和控制系统的调整)；机器人相对墙面也能保持平行(由轨道约束，使得机器人与墙面平行)，但仍然会使得机架整体沿长斜波方向刮浆，而不是水平刮浆。为了保证刮浆处于水平方向；优选的本发明的机器人还配置有激光发射装置和激光接收器；所述的激光接收器位于机架主体上；激光发射装置发射水平的平面激光束作为参照标准；当激光接收器无法接受到平面激光束或接收的激光束减弱时；控制系统即通过调整升降机构的高低，使激光接收器回到能够接收平面激光束的位置。在平面激光束始终保持水平的前提下，激光接收器始终处于恒定的高度，激光接收器在机器人工作后在机架主体上的位置不变(激光接收器自身可在机架主体上移动用于调整高低位置，但启动水平刮浆后一直处于固定位置)，从而使得升降平台始终处于恒定的高度，即可保证水平刮浆。

为了增强工作时机架主体的稳定性，所述的机器人还包括设置在机架主体顶部的剪刀叉，所述剪刀叉底部安装在机架主体顶部，顶部用于在剪刀叉升起后接触施工场地的天花板或其它顶部固定结构，实现增强机架主体稳定性的目的，剪刀叉可以为剪刀叉升降平台，由剪刀叉驱动装置驱动升降。

所述的工作台控制板可是单片机芯片、可编程控制器，如STM32F103C系列的芯片，具体的可选型号为STM32F103C8T6；所述的控制系统可以是STM32F103C系列的芯片，型号为STM32F103C8T6；事实上具备浮点运算能力的单片机芯片、处理器都可以用作本发明的控制系统，如支持浮点运算的ARM单片机,西门子、三菱的PLC都可以。控制系统驱动电机或其它可执行机构的方式可以有两种：一种是用集成的驱动芯片带动电机,体积小通道多,具体型号为：L298N和LMD18200；另一种是H桥MOS驱动电路驱动能力强，使用的是N沟MOS管及其驱动芯片IR2184。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的墙面刮浆抹灰装置可搭配不同的工作头，对平面、阳角、阴角进行刮浆作业，且在工作头上设置砂浆出口和砂浆挡板，实现了砂浆的自动准确出料，避免砂浆浪费，装置自动化程度高。

本发明的墙面刮浆抹灰机器人实时保持竖直状态，配合可折叠导轨的铺设使墙面刮浆抹灰机器人在刮浆时始终与施工面平行，万向轮设控制系统驱动自动移动，工作头上行程开关的设置使墙面刮浆抹灰机器人取代了大部分的人工操作。升降机构垂直升降，并通过编码器的反馈和控制系统的控制达到所需高度；工作头与施工面呈一定角度能给予砂浆向施工面的压力，且工作头只有下沿或上沿接触施工面保证了施工的精度要求。

本发明的墙地面铺贴机器人能解决边角等不容易施工部分的机械化施工问题，机架可以折叠和展开，方便收纳。可同时满足墙面铺贴和地面铺贴的需求。

附图说明

图1为墙面刮浆抹灰作业装置整体结构示意图；

图2为刮平工作头结构示意图；

图3为刮阴角工作头结构示意图；

图4为刮阳角工作头结构示意图；

图5为本发明的翻转工作台结构示意图；

图6为本发明的砂浆导向管结构示意图；

图7为本发明的选择工作台结构示意图；

图8为墙面刮浆抹灰机器人整体结构示意图；

图9为墙墙面刮浆抹灰作业装置安装示意图；

图10为墙面刮浆抹灰机器人的墙地面施工辅助系统结构示意图；

图11为二级升降台安装示意图；

图12为图8底部的可折叠轨道放大图；

图13为本发明可折叠轨道结构示意图。

图中，墙面刮浆抹灰作业装置1、翻转工作台2、砂浆换向机构21、砂浆管22、开口23、电机24、传送带25、砂浆通道26、刮浆工作头3、刮板31、砂浆腔罩32、砂浆入口33、砂浆出口34、行程开关35、旋转工作台4、安装连接座41、旋转装置42、固定板43、翻转板44、锁紧装置45、工作台控制板5、激光接收器6、倾斜程度检测传感器7、第一机架8、第二机架9、第三机架10、升降平台11、升降机构12、万向轮13、开合装置15、可调配重块16、二级升降台17、轨道18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

如图1和图3所示，在本发明的一个实施例中，墙面刮浆抹灰作业装置，包括旋转工作台4、翻转工作台2和刮浆工作头3；所述的旋转工作台4包括安装连接座41、旋转装置42和旋转平台，安装连接座41通过旋转装置42与旋转平台连接；所述的旋转平台与翻转工作台2铰接，铰接处设有锁紧装置，所述的翻转工作台2上固定安装有刮浆工作头3。在本实施例中，翻转工作台2两端分别连接一个图3所示的刮浆工作头3，即刮阴角工作头；所述的刮浆工作头3包括刮板31和砂浆腔罩32，所述的刮板31安装在砂浆腔罩32上，砂浆腔罩32上开设有砂浆入口33；刮板31上开设有若干砂浆出口34。砂浆出口34出浆，出浆后的砂浆直接在刮板31上，取代人工施工时往刮浆板上上浆的过程。刮阴角工作头的刮板31呈L形，刮阴角工作头的砂浆腔罩32覆盖在L形刮板31的阴角上；砂浆从L形刮板31上开设的砂浆出口34出浆，由L形刮板31进行刮浆。

本发明的墙面刮浆抹灰作业装置总体上包括一个旋转工作台4和一个翻转工作台2，且旋转工作台4可带动翻转工作台2一通旋转；翻转工作台2通过铰接方式固定在旋转工作台4上，翻转工作台2上连接刮浆工作头3；本例中的旋转装置42选用轴承，由人工调整旋转角度，在旋转至需要的角度后由锁紧机构进行锁定。旋转装置42也可以是其它能实现旋转功能的装置；如旋转装置42可以为齿轮和旋转电机，通过旋转电机带动齿轮旋转从而使得安装连接座41相对于旋转平台旋转，齿轮可以是各种形状、类型或尺寸的齿轮。旋转装置即起到连接安装连接座41和旋转平台的目的，又可以实现轴向旋转。

本发明的翻转工作台2可以由辅助装置设定翻转的极限位置，如挡板、挡块或特定翻转工作台2的形状。翻转工作台2翻转到极限位置或设定角度时，刮浆工作头3进行工作，即工作时刮浆工作头3与施工面呈某一角度，该角度可调整。工作时只有上端或下端的刮浆工作头3(上下刮浆时)与待施工墙面接触(左右刮浆时同理)。由于刮浆抹灰作业主要遇到的施工环境为平面、阳角和阴角，因此，所述的刮浆工作头3需满足平面、阳角和阴角的施工要求并可方便的更换。实施例2‐4列举了不同的刮浆工作头3的实施案例。

实施例2

在实施例1的基础上，所述的刮浆工作头3只有一个，且该刮浆工作头3为类似人工墙面刮浆时的平板，平板背面连接在翻转工作台2上。平板覆盖整个翻转工作台2远离铰接端的端面。翻转工作台2的铰接翻转特性可以使平板与墙面形成一定的角度，这与人工刮浆时作业人员的刮浆板也与墙面带有一定夹角道理相同；即可实现刮浆。

从实施例1和实施例2中可以发现，刮浆工作头3在翻转工作台2上的位置并没有严格要求；刮浆工作头3的目的是对墙面或阴角、阳角等区域进行刮浆，其形状的选择也可根据待施工区域的形状而有所改变。旋转工作台4的旋转可以带动刮浆工作头3旋转，达到一套装置即可实现各方向上进行刮浆的目的。

实施例3

如图2所示，在实施例1的基础上，所述的刮浆工作头3为刮平工作头，所述的刮板31为平板；在所述的平板上开设有若干砂浆出口34，砂浆从砂浆入口33进入砂浆腔罩32，再从砂浆出口34出浆并位于刮板31上，刮板31可直接进行刮浆。

实施例4

如图4所示，在实施例1的基础上，所述的刮浆工作头3为刮阳角工作头，翻转工作台2两端分别连接一个图4所示的刮浆工作头3，所述的刮浆工作头3包括刮板31和砂浆腔罩32，所述的刮板31安装在砂浆腔罩32上，砂浆腔罩32上开设有砂浆入口33；刮板31上开设有若干砂浆出口34。砂浆出口34出浆，出浆后的砂浆直接在刮板31上，取代人工施工时往刮浆板上上浆的过程。刮阳角工作头的刮板31呈L形，刮阳角工作头的砂浆腔罩32覆盖在L形刮板31的阳角上；砂浆从L形刮板31上开设的砂浆出口34出浆，由L形刮板31进行刮浆。

实施例5

如图5和图6所示，为本发明的翻转工作台2的一种具体结构图；所述的翻转工作台2上设有砂浆换向机构21，砂浆换向机构21一端为入口，另一端设置有可轴向旋转的砂浆管22，所述的砂浆管22端口密封，且侧壁上设置有开口23；所述翻转工作台2两端分别连接一个刮浆工作头3；翻转工作台2内设置有两个砂浆通道26，两个砂浆通道26分别与两个刮浆工作头3的砂浆入口33相连，所述的开口23在砂浆管22旋转至设定角度时与砂浆通道26连通。当所述翻转工作台2两端分别连接一个刮浆工作头3时；在施工过程中只需要一个刮浆工作头3与墙壁接触刮浆即可，即只需要一个刮浆工作头3出浆。因此本发明提供了一种选择性出浆的结构，通过可选择砂浆管22的旋转控制其上的开口23与一个砂浆通道26连通，该砂浆通道26所连接的刮浆工作头3即出浆，而另一个砂浆通道和刮浆工作头就不出浆；通过旋转管的旋转即可实现刮浆工作头3出浆的切换；当两个刮浆工作头3均不需要出浆时，可让开口23不与任何砂浆通道26连通。

实施例6

如图6所示，为了便于自动化控制，在实施例5的基础上，所述的可轴向旋转的砂浆管22通过传送带25与电机24相连，通过电机24的旋转带动砂浆管22的旋转。

实施例7

如图7所示，优选的；所述的旋转平台包括相互铰接的固定板43和翻转板44，铰接处设有锁紧装置45；固定板43通过旋转装置42和安装连接座41相连；翻转板44与翻转工作台2铰接，所述的翻转板44与翻转工作台2的铰接轴始终垂直于固定板43和翻转板44的铰接轴。旋转平台在可旋转的基础上设计成可翻转的结构，这样做的目的是：在对阴角和阳角进行施工时，施工空间较窄；除刮浆工作头3碰触待施工区域外，往往墙面刮浆抹灰作业装置的其它部位或与其连接的部件(如砂浆输送管)也容易碰触待施工区域附近的墙面，这会使施工难以进行，需要进行避免；因此墙面刮浆抹灰作业装置有必要选择合适的切入角度。旋转平台采用相互铰接的固定板43和翻转板44，且翻转板44与翻转工作台2的铰接轴始终垂直于固定板43和翻转板44的铰接轴，就是为了使得刮浆工作头3有合适的施工角度和可操作性。

实施例8

优选的；所述的翻转工作台2内设有工作台控制板5，所述的刮浆工作头3上设有行程开关35，行程开关35与工作台控制板5相连，工作台控制板5驱动砂浆换向机构21的砂浆管22旋转，工作台控制板5控制翻转工作台2相对于翻转板44的旋转。行程开关35和工作台控制板5的设计用于实现自动化施工，当行程开关35被触动时；工作台控制板5即可通过驱动砂浆换向机构21的砂浆管22旋转和翻转工作台2的选择来实现施工状况的改变。行程开关35可以是机械触碰式行程开关35，也可以是激光传感器；只要能在遇到需要改变施工状况的时候能反馈信号给工作台控制板5即可，如遇到施工墙边的边界，通过机械触碰式行程开关35碰触施工边界的障碍给予工作台控制板5信号。

以对墙面由下至上刮浆为例，选择图2所示的刮平用刮浆工作头3；初始时，翻转工作台2下端工作头与墙面接触刮浆，作业装置往上移动，当上端工作头的行程开关35碰触天花板后，工作台控制板5接收信号，并使翻转工作台2沿铰接处旋转；使下端工作头离开墙面，上端工作头接触墙面，直至设定位置后锁紧，作业装置往反方向运动(向下)运动；工作头的上端对墙面进行刮浆和整平直到下端工作头的行程开关35碰触地面。

实施例9

如图8和9所示，本发明还公开了一种墙面刮浆抹灰机器人，包括墙地面施工辅助系统和所述的墙面刮浆抹灰装置1，所述的墙地面施工辅助系统包括机架主体、倾斜程度检测传感器7、控制系统、升降平台11、驱动装置、若干升降机构12和与升降机构12相连的万向轮13；所述的倾斜程度检测传感器7安装在机架主体上，若干升降机构12位于机架主体底部，所述的升降平台11安装在机架主体上,驱动装置驱动升降平台11垂直升降，所述的控制系统接收倾斜程度检测传感器7信号，控制系统分别与升降机构12、万向轮13、驱动装置、工作台控制板5连接，所述的墙面刮浆抹灰作业装置1通过安装连接座41安装在升降平台11上。

所述的倾斜程度检测传感器7用于检测机架主体的倾斜状况，并向控制系统发送当下机架主体的倾斜状况，可以是水平陀螺仪、倾角传感器等用来测量相对于水平面的倾角变化量的设备。控制系统得到倾斜状况后即判断是否需要进行调整，判断过程可通过与设定阈值比较的形式；当大于设定阈值时即进行调整。调整方式为控制系统控制升降机构12的升降，如当机架主体朝某一升降机构12倾斜时，控制系统即控制该升降机构12升起，或控制与该升降机构12对应的升降机构12下降；经多次调整直到符合控制系统的要求。本发明通过上述机制，可以使得机架在移动过程中或发生倾斜时随时调整升降机构12，使得机架主体始终保持竖直位置，为施工奠定基础。

另外，根据高度需求可采用多个机架主体在高度方向上叠加组合的方式组装成符合施工高度要求的机架主体，在图8所述实施例中，即采用3个机架主体叠加组装的方式，这样可以对较高区域进行施工，且收纳时又可以拆分，减少收纳所需空间；当然机架主体也可以根据需要设计成可伸缩的结构。图9所述实施例为只采用单独1个机架主体时墙地面施工辅助系统的结构。

实施例10

在实施例9的基础上，优选的，所述的驱动装置为电机，电机同步驱动两个卷筒，一个卷筒内的钢丝绕过位于升降平台正上方的滑轮后由另一个卷筒收纳，升降平台与钢丝固定连接。

实施例11

在实施例9的基础上，优选的，所述的驱动装置为电机，电机连接齿轮，升降平台上安装有与齿轮相配合的齿条，同样通过电机的转动实现升降平台的升或降。

实施例12

在实施例9的基础上，优选的，所述的驱动装置为电机，电机通过链条或同步带使得滑轮转动，滑轮通过钢丝连接升降平台实现升降。

在实施例10-12中，上述钢丝电机或电机同轴安装有编码器，编码器用于获知升降平台的高度位置，编码器与控制系统相连。

实施例13

优选的，所述的万向轮13与控制系统相连，控制系统控制万向轮13的锁死和滚动，在需要机架主体不动时，即可通过锁死万向轮13实现，在需要机架主体运动时，即可解锁并驱动万向轮13从而实现移动。

实施例14

由于升降平台11需要连接工作头4，升降平台11移动到机架主体最上方时，力臂较大，因此作为优选的，可以在第一机架8上设置可调配重块16，可调配重块16根据需要调整重量，以使得机架主体稳定。优选的，所述可调配重块16安装在第一机架8上，如安装在第一机架8远离升降平台11的一端。可调配重块16的设置用于减小升降平台11驱动电机的功率，使机架主体更加平衡。

实施例15

在建筑施工领域，施工辅助设备还需要能应付角落、边角等较难施工领域的施工要求。为了达到上述目的，本发明的机架主体包括第一机架8、第二机架9和第三机架10；第二机架9和第三机架10分别位于第一机架8的两侧，并与第一机架8的一条侧边铰接，铰接的设计可以使第二机架9或第三机架10与第一机架8进行折叠，减小体积、方便收纳。当使用时，可以使第二机架9或第三机架10与第一机架8呈一定角度，机架主体即可站立在地面上，如使第二机架9和第三机架10均与第一机架8呈90度，使机架主体呈T字形，机架主体即可稳固站立。当在墙面边缘或有阻碍的环境施工时，也可通过机架间的折叠满足施工要求，避免施工死角的出现，以对某一墙面的最右端进行施工为例，位于第一机架8右边的机架张开时可能会阻碍升降平台11到达墙面的最右端，此时可使位于第一机架8右边的机架与第一机架8折叠，使机架主体呈L形，升降平台11即可到达待施工墙面的最右端，使墙面没有施工死角。

为了便于折叠，在折叠过程中，可以先控制待折叠的那个机架下方的升降机构12收起，与其相连的万向轮13即会离地，从而实现折叠。优选的，所述升降平台11安装在第一机架8上，并安装在与第二机架9或第三机架10铰连的这条侧边上。

实施例16

优选的，所述的第一机架8和第二机架9之间以及第一机架8和第三机架10之间均设有开合装置15，开合装置15受控制系统控制，开合装置15用于实现机架之间的自动开闭，并可锁死当面机架之间的位置，如可在第一机架8与第二机架9或与第三机架10的角度为0或90°时锁死。所述的开合装置15可以是闭门器。

升降机构12分布在机架主体底部，可直接与机架主体底部相连，也可通过伸缩杆与机架主体底部相连。升降机构12连接万向轮13，升降机构12的分布只要使得机架主体在各方向上的倾斜均可调即可。优选的，所述的第一机架8底部两端各设有一个升降机构12，所述第二机架9和第三机架10远离铰接侧的机架底部均设有一个升降机构12。

实施例17

优选的，如图11所示。所述的升降平台11上安装有二级升降台17，所述的二级升降台17上设有竖直导轨，所述的墙面刮浆抹灰作业装置1安装在二级升降台17的导轨上。

实施例18

倾斜程度检测传感器7保证了升降机构12再竖直线上的工作需求，但墙地面施工时通常还要求辅助设备能提供面上找平的基准，而且实现方式越简单越好。为了实现上述目的，在本实施例中，所述的系统还包括若干与施工墙面平行的轨道18，所述的万向轮13位于轨道18上。通过轨道18的铺设即可使得机架主体运动方向始终保持与墙面保持平行。

实施例19

如图12和13所示，在本实施例中，更为优选的，本发明公开的辅助系统的轨道18为可折叠轨道18，所述的可折叠轨道18由若干轨道18单元组成，所述的轨道18单元两端设有用于连接的铰接轴和铰接孔，可在长度方向上相互铰接，所述的轨道18单元两侧设有安装孔，可在宽度方向上相互拼接；轨道18单元上设有直线行进轨道18，宽度方向上拼接后的轨道18单元上的直线行进轨道18互相平行，长度方向上铰接后的轨道18单元上的直线行进轨道18处于同一直线上；在本实施例中3个万向轮13设置在直线行进轨道18上，另一个设置在地面上，万向轮13部分设置在地面上可以减少可折叠轨道18的铺贴宽度。

由于可折叠轨道18由轨道18单元铰接和拼接而成，因此在长度方向上可进行折叠收纳。当需要时，可折叠轨道18还可以在长度方向上进行铰接扩展长度，或在宽度方向上通过拼接扩展宽度。本发明的上述设计使得本发明在施工时对地面无特殊要求。即使地面不平，由于轨道18通过铰接相连，其可自适应的安放在地面上，而且轨道18之间以及轨道18与施工墙面始终平行。本发明的辅助系统对轨道18之间是否处于同一高度，以及轨道18自身是否处于水平面上没有任何要求。当轨道18之间不处于同一高度时，机架主体即会倾斜，施工辅助系统即可自动调整重新回到竖直位置；当轨道18自身不处于水平面上时，施工辅助系统也会以同样的机理自动调整重新回到竖直位置；本发明的控制系统可以通过调节升降机构12自适应各种场合，满足施工精度要求。

实施例20

在水平刮浆过程中，如遇到地面有长斜波，对机器人而言其始终是保持竖直状态的(通过倾斜程度传感器的检测和控制系统的调整)；机器人相对墙面也能保持平行(由轨道约束，使得机器人与墙面平行)，但仍然会使得机架整体沿长斜波方向刮浆，而不是水平刮浆。为了保证刮浆处于水平方向；优选的本发明的机器人还配置有激光接收器6；所述的激光接收器6位于机架主体上；激光发射源发射水平的平面激光束作为参照标准；当激光接收器6无法接受到平面激光束或接收的激光束减弱时；控制系统即通过调整升降机构的高低，使激光接收器回到能够接收平面激光束的位置。在平面激光束始终保持水平的前提下，激光接收器始6终处于恒定的高度，激光接收器在机器人工作后在机架主体上的位置不变(激光接收器自身可在机架主体上移动用于调整高低位置，但启动水平刮浆后一直处于固定位置)，从而使得升降平台始终处于恒定的高度，即可保证水平刮浆。

实施例21

本发明机器人刮浆抹灰的工作流程介绍如下:

A：平面垂直刮浆

安装如图2所示的刮平面工作头(平面刮浆工作头)，将砂浆输送机构与砂浆换向机构21相连，完成准备工作，启动机器人，使机架主体调整至竖直状态。

以对墙面由下至上的方向进行垂直刮浆为例，旋转装置旋转，使上下两个平面刮浆工作头3旋转至竖直方向(工作头连线处于竖直方向)，翻转工作台2绕铰接轴转动使下端工作头靠近施工墙面，上端的工作头远离施工墙面；可旋转的砂浆管旋转至其开口与连接下端工作头的砂浆通道26连通，砂浆通道26与下端工作头的砂浆入口33相连；此时下端刮浆工作头刮板上的砂浆出口34可以出浆。

升降平台11由下至上运动，砂浆出口34持续出浆，下端平面刮浆工作头3的下沿对墙面进行刮浆，随着升降平台11的移动；当上端工作头3上沿碰触天花板时，即上端刮浆工作头的行程开关35碰触天花板，此时行程开关35给予工作台控制板和控制系统信号，控制系统控制驱动装置使升降平台11开始向下(相反方向)运动，工作台控制板使翻转工作台2调整翻转角度，下端的刮浆工作头离开墙面，上端刮浆工作头接触墙面，直至翻转工作台2达到设定的角度或极限的翻转角度，此时可旋转的砂浆管旋转至其开口与连接上端工作头的砂浆通道26连通；上端的刮浆工作头出浆，上端刮浆工作头3对墙面进行刮浆和整平直到下端的刮浆工作头的行程开关35碰触地面。

实施例22

B：平面水平刮浆

铺设与墙面平行的导轨或可折叠轨道，将机器人的万向轮13部分或全部置于轨道或导轨上，并且使机器人主体稳定。

在本实施例中，第一机架远离升降平台的一个万向轮置于地面上，其余万向轮均置于可折叠轨道上。

轴向旋转旋转装置，使两个平面刮浆工作头3的连线处于水平位置；翻转工作台2调整翻转角度，使一端的工作头接触墙面，另一端远离墙面；保持升降平台11高度不变，控制系统控制万向轮13沿导轨水平方向移动。以从左到右的刮浆为例，左端工作头的对墙面刮浆和整平，可旋转的砂浆管的开口通过砂浆通道与左端工作头连通；直到右端工作头的行程开关35触碰障碍物或接收到激光信号，行程开关35触发后，万向轮往反方向运动，翻转工作台2调整角度，由右端工作头对墙面刮浆。出浆过程、工作过程和调整方法与垂直方向刮浆相同。

在水平刮浆过程中，如遇到地面有长斜波，会使得机架整体沿斜波方向刮浆，而不是水平刮浆；为了保证刮浆处于水平方向；本发明的机器人还配置有激光接收器；所述的激光接收器位于机架主体上；激光发射源发射水平的平面激光束；当激光接收器无法接受到平面激光束或接收的激光束减弱时；控制系统即通过调整升降机构的高低，使激光接收器始终处于接收平面激光束的位置。在平面激光束保持水平的前提下，升降平台始终处于恒定的高度，即可保证水平刮浆。

实施例23

C：刮阴角或阳角施工

将工作头更换为如图3所示的刮阴角工作头或图4所示的刮阳角工作头，调整相互铰接的固定板和翻转板的铰接角度，使刮浆工作头选择合适的切入角度，调整好后锁紧。以对垂直方向的阳角进行刮浆抹灰为例；将机器人移动到待施工的阳角附近；调整旋转装置，使两个刮阳角工作头处于垂直位置；调整固定板和翻转板的铰接角度，使刮阳角工作头的L形刮板的直角处正对阳角，调整翻转工作台2的翻转角度(也可先调整翻转工作台的翻转角度再调整固定板和翻转板的铰接角度)；即可对阳角进行刮浆，其选择性的出浆原理及行程开关的工作原理与水平墙面竖直方向的刮浆同理。

水平方向的阴角和阳角的刮浆抹灰与水平方向的墙面刮浆类似。也是由轨道保证与墙面平行，由倾斜程度检测传感器7保证机器人处于竖直位置，再由激光传感器保证水平移动过程中，升降平台始终处于同一水平高度。

在不背离本发明构思的前提下，结合现有技术对本发明所作的改进或优化，以及所有的实施方式等仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于包括墙地面施工辅助系统和墙面刮浆抹灰作业装置，所述的墙地面施工辅助系统包括机架主体、倾斜程度检测传感器、控制系统、升降平台、驱动装置、若干升降机构和与升降机构相连的万向轮；所述的倾斜程度检测传感器安装在机架主体上，若干升降机构位于机架主体底部，所述的升降平台安装在机架主体上,驱动装置驱动升降平台垂直升降，所述的控制系统接收倾斜程度检测传感器信号，控制系统分别与升降机构、万向轮、驱动装置、工作台控制板连接，所述的墙面刮浆抹灰作业装置通过安装连接座安装在升降平台上；

所述的墙面刮浆抹灰作业装置包括旋转工作台、翻转工作台和刮浆工作头；所述的旋转工作台包括安装连接座、旋转装置和旋转平台，安装连接座通过旋转装置与旋转平台连接；所述的旋转平台与翻转工作台铰接，铰接处设有锁紧装置，所述的翻转工作台上固定安装有刮浆工作头；旋转装置实现轴向旋转，旋转工作台可带动翻转工作台一同旋转；所述翻转工作台两端分别连接一个刮浆工作头；

所述的旋转平台包括相互铰接的固定板和翻转板，铰接处设有锁紧装置；固定板通过旋转装置和安装连接座相连；翻转板与翻转工作台铰接，所述的翻转板与翻转工作台的铰接轴始终垂直于固定板和翻转板的铰接轴；

所述的机器人还包括可折叠轨道，所述的可折叠轨道由若干轨道单元组成，所述的轨道单元可在长度方向上相互铰接，所述的轨道单元可在宽度方向上相互拼接；轨道单元上设有直线行进轨道，宽度方向上拼接后的轨道单元上的直线行进轨道互相平行，长度方向上铰接后的轨道单元上的直线行进轨道处于同一直线上；部分或全部万向轮设置在直线行进轨道上；

可折叠轨道能够自适应的安放在地面上，而且可折叠轨道之间以及可折叠轨道与施工墙面始终平行；

所述的机器人还包括激光发射装置和安装在机架上的激光传感器，所述的激光传感器与控制系统相连，激光发射装置发射平行于水平面的激光；当激光接收器无法接受到平面激光束或接收的激光束减弱时；控制系统即通过调整升降机构的高低，使激光接收器回到能够接收平面激光束的位置。

2.根据权利要求1所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的刮浆工作头包括刮板和砂浆腔罩，所述的刮板安装在砂浆腔罩上，砂浆腔罩上开设有砂浆入口；刮板上开设有若干砂浆出口。

3.根据权利要求2所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的刮浆工作头为刮平工作头、刮阴角工作头或刮阳角工作头，所述的刮平工作头的刮板为平板，所述的刮阴角工作头和刮阳角工作头的刮板呈L形，刮阴角工作头的砂浆腔罩覆盖在L形刮板的阴角上；刮阳角工作头的砂浆腔罩覆盖在L形刮板的阳角上。

4.根据权利要求1所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的翻转工作台上设有砂浆换向机构，砂浆换向机构一端为砂浆入口，另一端设置有可旋转的砂浆管，所述的砂浆管端口密封，且侧壁上设置有开口；所述翻转工作台两端分别连接一个刮浆工作头；翻转工作台内设置有两个砂浆通道分别与两个刮浆工作头的砂浆入口相连，所述的开口在砂浆管旋转至设定角度时与砂浆通道连通。

5.根据权利要求4所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的翻转工作台内设有工作台控制板，所述的刮浆工作头上设有行程开关，行程开关与工作台控制板相连，工作台控制板驱动砂浆换向机构的砂浆管旋转，工作台控制板控制翻转工作台相对于翻转板的旋转。

6.根据权利要求1所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的机架主体包括第一机架、第二机架和第三机架；第二机架和第三机架分别位于第一机架的两侧，并与第一机架的一条侧边铰接，所述升降平台安装在第一机架的该侧边上，所述的第一机架和第二机架之间以及第一机架和第三机架之间均设有自动开合装置，自动开合装置与控制系统相连，自动开合装置控制第二机架和第三机架相对于第一机架的打开与折叠，并可在任意角度锁死。

7.根据权利要求1所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的驱动装置为电机，电机同步驱动两个卷筒，一个卷筒内的钢丝绕过位于升降平台正上方的滑轮后由另一个卷筒收纳，升降平台与钢丝固定连接，滑轮同轴安装有编码器，编码器与控制系统相连；

或者所述的驱动装置为电机，电机连接齿轮，电机安装在升降平台上，机架主体上安装有与所述齿轮相配合的齿条，电机同轴安装有编码器，编码器与控制系统相连。

8.根据权利要求6所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的机架主体上设有可调配重块，所述可调配重块安装在第一机架远离升降平台的一端。

9.根据权利要求1所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的升降平台上安装有二级升降台，所述的二级升降台上设有竖直导轨，所述的作业装置安装在二级升降台的导轨上。

10.根据权利要求1所述的墙面刮浆抹灰机器人，其特征在于所述的机器人还包括设置在机架主体顶部的剪刀叉，所述剪刀叉底部安装在机架主体顶部，由剪刀叉驱动装置驱动升降。

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