CN106906986A - 一种多功能施工工作台和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能施工工作台和机器人；工作台包括升降板、旋转机构、伸缩头、工作头旋转台和工作头；工作台可以以升降板为支点，在一个半球范围内进行活动。由于类似多关节机械臂的特性；机器人包括机架和工作台，并具有倾斜程度调整系统；能对机架的倾斜程度进行调整，使机器人始终处于竖直和水平状态，保证施工进行，且在机器人移动过程中能依靠激光基准面进行导向和定位。本发明能解决边角等不容易施工部分的机械化施工问题，机架可以收缩和展开，方便收纳。

Description

一种多功能施工工作台和机器人

技术领域

本发明属于建筑机械领域，尤其涉及一种多功能施工工作台和机器人。

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。其原因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。

目前小面积作业的刮浆抹灰、打磨、抛光作业还只能依靠人工或部分平面刮浆设备实施完成。依靠人工完成时，首先，通常需要搭建供施工人员施工的平台，平台的搭建或拆除要额外花费多个工作时，增加了施工的成本；可移动平台的出现虽然部分解决了大规模搭建时的成本问题，但由于需要经常移动，通常需配备辅助人员(尤其是对大面积的天花板进行施工时)，而且在平台上施工存在安全隐患；其次，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。

而由于目前市面上已有的刮浆抹灰或打磨设备普遍存在施工精度低、设备体积大、机械化程度低等问题，远远不能满足建筑施工行业的要求。

因此若有一种机械设备可以快速改善施工质量的稳定性，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，提供了一种多功能施工工作台和机器人，主要针对墙地面和天花板的刮浆抹灰、打磨、抛光作业，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：

一种多功能施工工作台包括升降旋转机构、伸缩头、工作头旋转台和工作头；

所述的升降旋转机构一端与伸缩头的一端铰接，伸缩头另一端与工作头旋转台一端密封连接，工作头旋转台另一端安装工作头；所述的工作头旋转台侧壁上安装有功能管；工作头旋转台内设有空心腔，空心腔与功能管连通；工作头端面设有开口，开口与空心腔连通。

优选的，所述的升降旋转机构包括升降板和旋转机构；所述的旋转机构包括底板、旋转装置和旋转翻转板；底板和旋转翻转板之间通过旋转装置连接，旋转翻转板与伸缩头一端铰接；底板与升降板通过滑动副连接；所述旋转机构上设有用于驱动旋转机构相对于升降板运动的驱动机构。所述旋转翻转板与伸缩头铰接处设有铰接驱动机构，所述铰接驱动机构控制伸缩头相对于旋转翻转板的位置。

优选的，所述的升降旋转机构包括升降板和旋转机构；所述的旋转机构包括底板、旋转装置和旋转板；底板和旋转板之间通过旋转装置连接，旋转板与升降板固定连接；升降板上设有滑块铰接座；所述滑块铰接座与伸缩头一端铰接，所述滑块铰接座上设有用于驱动滑块铰接座相对于升降板运动的驱动机构。

优选的，所述的伸缩头内设有推杆电机和滑块，所述的工作头旋转台上设有旋转电机以及与所述滑块配合的滑轨；伸缩头的推杆电机可推动工作头旋转台移动，旋转电机带动工作头旋转台上与工作头连接的部分旋转。

优选的，所述的工作头为抹灰工作头、打磨工作头或抛光工作头，

所述的抹灰工作头开口所在端面为平整端面；

所述的打磨工作头开口四周布置有磨头；

所述的抛光工作头开口四周布置有抛光磨片。

本发明还公开了一种多功能施工机器人，包括所述的多功能施工工作台和支撑辅助系统，其特征在于所述的支撑辅助系统包括支架、倾斜程度检测传感器和控制系统，支架底部通过伸缩机构与万向轮相连，支架上设有垂直升降机构，所述的多功能施工工作台的翻转旋转支座安装在所述的垂直升降机构上，控制系统接收倾斜程度检测传感器的信号并根据该信号控制伸缩机构的伸缩使支架保持竖直状态；控制系统控制垂直升降机构上下升降。

进一步的，所述的支架包括垂直主支杆和若干辅助支撑杆；所述的辅助支撑杆顶端分别与垂直主支杆铰接，所述的若干辅助支撑杆与垂直主支杆的底部通过伸缩机构与万向轮相连，所述的垂直升降机构设置在垂直主支杆上，所述的若干辅助支撑杆的杆体与垂直主支杆的杆体之间设有若干连杆，所述连杆为可伸缩的连杆。

进一步的，为了便于运输以及为了满足不同高度的施工要求，所述支架由若干段支架单元组成；所述支架单元在高度方向上可任意拼接、组合，位于最下方的支架单元底部通过伸缩机构与万向轮相连；伸缩机构安装在最下方的支架单元上。垂直主支杆、辅助支撑杆的铰接部位可位于最上方或较上方的的支架单元上。

当施工高度要求低时，可组装较少的支架单元；当施工高度要求大时，可组装较多的支架单元，以实现不同高度施工面的施工要求。为了满足可拆卸的目的，所述的垂直主支杆、辅助支撑杆均设计为自身可拆卸的结构，即可拆卸为垂直主支杆单元和辅助支撑杆单元；当拆卸后，一个支架单元包括被拆卸的垂直主支杆单元和辅助支撑杆单元，两单元间仍通过若干连杆连接，所述连杆为可伸缩的连杆。所述连杆与辅助支撑杆单元之间的角度可调节，以便于本支架单元与上一支架单元和下一支架单元的连接。

进一步的，所述的万向轮包括第一电机和第二电机，所述的第一电机驱动万向轮滚动，所述的第二电机驱动万向轮绕竖直方向转动，所述的控制系统控制第一电机和第二电机。

进一步的，所述的倾斜程度检测传感器包括激光接收器组，激光接收器组安装在支架上，激光接收器组将获得的信息传输给控制系统；所述的激光接收器组至少包括以下第一激光接收器组、第二激光接收器组或第三激光接收器组中的一个：

根据平行于施工面的竖直激光基准面，获得支架相对于竖直激光基准面的倾斜程度的第一激光接收器组；

根据平行于施工面的竖直激光基准面；在支架移动过程中检测竖直激光基准面，使机器人沿施工面平行移动的第二激光接收器组；

根据水平激光基准面，获得支架相对于水平面倾斜程度和支架相对于水平激光基准面高度的第三激光接收器组。

更进一步的，所述的控制系统根据第一激光接收器组采集的信号，调整支架底部的伸缩机构；使支架保持竖直；

所述的控制系统根据第二激光接收器组采集的信号，调整支架底部的万向轮；使第二激光接收器组始终处于竖直激光基准面上；

所述的控制系统根据第三激光接收器组采集的信号，调整支架底部的伸缩机构，使第三激光接收器组始终处于水平激光基准面上。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的多功能施工工作台可以实现多工种全方位的施工，实现多工种的操作只需要简单替换工作头、替换与功能管相连的设备即可，其它部件均不需要更换；全方位的施工通过互相垂直的铰接结构以及伸缩头的可伸缩结构实现，而且工作头可设置成不同规格尺寸；以方便根据需要选取，当工作头发生损坏时，本发明也只需要替换工作头即可。

本发明的机器人实时保持竖直状态，在优选方案中采用多级倾斜调整方式，即通过陀螺仪等装置实现机架的粗调，激光接收器实现精调，双重调整的方式大大提高了精度。

本发明的工作台上的工作头通过旋转的方式施工，抹墙工作头旋转的方式能使砂浆牢牢粘附在施工墙地面上；若抹墙工作头不旋转，则砂浆会跟随工作头难以粘附。

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。

附图说明

图1为本发明实施例中多功能施工工作台的结构示意图；

图2为本发明另一种多功能施工工作台的结构示意图；

图3为本发明实施例中旋转机构的结构示意图；

图4为本发明实施例中升降板的结构示意图；

图5为本发明实施例中伸缩头的结构示意图；

图6为本发明实施例中工作头旋转台的结构示意图；

图7为本发明实施例中打磨工作头的结构示意图；

图8为本发明实施例中多功能施工机器人的结构示意图；

图9为本发明实施例中第一激光接收器组的安装示意图；

图10为本发明实施例中第二激光接收器组和第三激光接收器组的安装示意图。

图中，升降板1、旋转机构2、伸缩头3、工作头旋转台4、工作头5、功能管6、滑块铰接座7、齿条101、滑轨102、底板201、旋转装置202、旋转翻转板203、驱动机构204、滑块205、推头301、滑槽302、推杆电机303、滑杆401、旋转部分402、垂直支杆11、辅助支杆12、垂直升降机构13、伸缩机构15、万向轮15、可调配重块16、第一激光接收器组17，连杆18，第二激光接收器组19，第三激光接收器组20。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步说明。

本发明的多功能施工工作台的示意图包括升降旋转机构、伸缩头、工作头旋转台和工作头；所述的升降旋转机构一端与伸缩头的一端铰接，伸缩头另一端与工作头旋转台一端密封连接，工作头旋转台另一端安装工作头；所述的工作头旋转台侧壁上安装有功能管；工作头旋转台内设有空心腔，空心腔与功能管连通；工作头端面设有开口，开口与空心腔连通。

本发明的多功能施工工作台类似于多关节的机械壁结构，升降旋转机构具备升降功能单元和旋转功能单元，即可实现轴向旋转，又可实现一定幅度的相对滑动；升降旋转机构与伸缩头之间设置铰接功能单元；由于升降、旋转和铰接三个功能单元的设置，本发明的工作头可以以升降板为支点，在一个半球范围内进行活动。类似多关节机械臂的特性可使多功能施工工作台能对狭窄、具备障碍物的环境进行施工作业。

本发明的各功能单元的运动可采用电机驱动，也可采用人工操作；或部分采用电机部分采用人工操作的方式；各功能单元均可设置锁紧装置，用于在适宜的相对位置进行锁紧或锁死。

升降旋转机构与伸缩头的一端铰接，使得与伸缩头4相连的部件均可以随伸缩头4绕旋转机构的铰接部件做旋转。工作头可以以升降旋转机构为支点，在一个半球范围内进行活动。由于类似多关节机械臂的特性，可使多功能施工工作台能对狭窄、具备障碍物的环境进行施工作业。升降旋转机构可以旋转，而且可以在小幅度范围内滑动，使得整个墙地面多功能施工工作台具有多维的可调节余地，在施工时能有效的避免多功能施工工作台与障碍物的碰触，解决了对狭窄的区间、墙角等机械设备通常难以作业的区域的施工可能性。

伸缩头3使得工作头具有更大的调节余地，而且伸缩头3的位置靠近工作头，在其它部件和相应的铰接部位确定位置和角度后，再由伸缩头3带动工作头推进至待施工位置。工作头旋转台4用于带动工作头旋转，其自身只有与工作头相连的部分进行旋转，工作头旋转台4的壳体等部位不旋转。

实施例1

如图1和3所示，为本发明的包含本发明一种优选的升降选择机构的工作台示意图，所述的升降旋转机构包括升降板1和旋转机构2；所述的旋转机构2包括底板201、旋转装置202和旋转翻转板203；底板201和旋转翻转板203之间通过旋转装置202连接，旋转翻转板203与伸缩头3铰接；底板201与升降板1通过滑动副连接。所述旋转机构上设有用于驱动旋转机构相对于升降板运动的驱动机构。

在本实施例中，升降板1作为基座，可将其装配在相应的可移动机架或辅助设备上；升降板与旋转机构一端通过滑动副连接，使得所有与旋转机构2相连的后续部件均可以随同旋转机构沿升降板上下移动；底板201上设有滑块205；用于与升降板1配合实现相对运动；所述的旋转机构2内设有驱动机构204；驱动机构204包括驱动电机和齿轮组；驱动电机的转动使得齿轮组运动；若在升降板上设置相应的齿条；则即可通过驱动机构204实现升降板1与旋转机构2的相对运动。

旋转机构的目的之一是连接底板201和旋转翻转板203，其二是使得旋转翻转板203能旋转。旋转机构从实现方式上可以是轴承或齿轮搭配相应的部件，如旋转机构一端与底板固定，另一端通过轴承与翻转板相连。旋转机构从驱动方式上可以是手动旋转的装置，也可以是通过电机驱动。优选的，在旋转机构旋转至需要的位置时能进行锁定或锁紧，优选的，翻转板绕其几何中心旋转。

实施例2

如图2所示，为本发明的包含本发明另一种优选的升降选择机构的工作台示意图，所述的升降旋转机构包括升降板1和旋转机构2；所述的旋转机构2包括底板201、旋转装置202和旋转板；底板201和旋转板之间通过旋转装置202连接，旋转板与升降板1固定连接；升降板1上设有滑块铰接座7；所述滑块铰接座7与伸缩头3一端铰接，所述滑块铰接座7上设有用于驱动滑块铰接座相对于升降板运动的驱动机构。

与实施例1相比，实施2更换了升降旋转机构中升降板1和旋转机构2的位置。使得升降板(具体为通过其上的滑块铰接座)与伸缩头相连。

在本实施例中，旋转机构的底板201作为基座，可将其装配在相应的可移动机架或辅助设备上。

升降旋转机构的目的使实现整个工作台的可旋转和可在竖直平面上具备小幅运动的可能性，从而丰富工作台的运动方式，用于克服特殊场合(如施工场合空间小、过于狭窄或有障碍)的作业要求。升降旋转机构具备升降功能单元和旋转功能单元，任何包含这两个功能的装置结构、或装置结构的组合均可以是本发明的升降旋转机构的具体实现方式。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例的升降板的结构如图4所示，所述的升降板上设置有齿条101和滑轨102；滑轨102与滑轨102配合；齿条101与齿轮组配合。

升降板丰富了本发明的工作台的调整方式，在对狭窄的区间、墙角等机械设备通常难以作业的区域的施工时更加方便。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例所述的旋转机构2上安装有蜗杆和翻转电机，蜗杆与翻转电机连接，伸缩头3的铰接端安装有与所述蜗杆相配合的涡轮。翻转电机带动蜗杆旋转，继而使得涡轮旋转，涡轮中心与旋转机构2铰接，从而使得整个伸缩头3可绕铰接轴转动。

由于旋转机构可旋转，使得工作头可以以升降板为支点，在一个半球范围内进行活动。在本实施例中，采用翻转电机及涡轮蜗杆的方式实现整个伸缩头3绕铰接轴转动；实际上也可采用电机直接驱动、或其它驱动装置与结构，甚至可以手动操作使相应铰接部位旋转；铰接部位可相应的设置锁紧装置。

实施例5

如图5和6所示，在实施例1的基础上，所述的伸缩头3内设有推杆电机303、滑槽302和推头301，所述的工作头旋转台4上设有旋转电机以及与所述滑槽302配合的滑杆401；伸缩头3的推杆电机303可推动推头301运动，推头301即推动工作头旋转台5移动，推头301上设有供推头301穿过的孔；工作头旋转台4内设有空心腔，空心腔与功能管6连通，旋转电机带动工作头旋转台4上的旋转部分402旋转。推杆电机303可以推动工作头旋转台4做伸缩。

伸缩头的设置同样丰富了本发明的工作台的调整方式，在对狭窄的区间、墙角等机械设备通常难以作业的区域的施工时更加方便。

实施例6

如图7所示，在实施例1的基础上，所述的工作头为抹墙工作头、打磨工作头或或抛光工作头，所述的抹墙工作头端面设有开口，所述开口与工作头旋转台上的功能管6连通，所述的打磨工作头端面设有开口，开口四周均匀布置有磨头。所述的抛光工作头端面设有开口，开口四周均匀布置有抛光磨片。

功能管6与外部送浆机或抽真空设备相连，当与送浆机相连时，工作头旋转台装配抹墙工作头，砂浆从功能管进入工作头旋转台的空心腔，并由抹墙工作头端面的开口喷出，所述的抹墙工作头的开口中央还可以设有挡块，挡块与开口之间留有空隙，砂浆挡块使得砂浆从砂浆挡块与工作头侧壁的空隙中出浆。砂浆挡块可以是圆锥形结构，使得出浆方向与墙面呈一定角度，砂浆挡块有利于砂浆的均匀分布，根据实际需要也可不设置砂浆挡块。工作头通过连接套与工作头旋转台4的旋转部分402安装连接。

当功能管与抽真空设备相连时，工作头旋转台装配打磨工作头或抛光工作头，工作头对工作面进行打磨或抛光处理，处理下来的细微颗粒(粉尘)会分散在工作头周围，开启抽真空设备即可使得这些处理下来的细微颗粒(粉尘)由工作头的开口沿功能管输送入收集装置，以免污染工作环境；本发明在打磨和抛光时在源头上处理细微颗粒(粉尘)，其施工环境洁净，克服了传统打磨抛光工作时污染严重的问题，保障施工人员健康。所述的磨头作为优选的可以是钨钢磨头。

实施例7

如图8所示，为本发明的多功能施工机器人实施案例，包括该实施例结合了实施例1‐6中的多功能施工工作台的具体特征，并搭配了支撑辅助系统，所述的支撑辅助系统包括支架、倾斜程度检测传感器和控制系统，支架底部通过伸缩机构14与万向轮15相连，支架上设有垂直升降机构13，所述的墙地面多功能施工工作台的翻转旋转支座安装在所述的垂直升降机构13上，控制系统接收倾斜程度检测传感器的信号并根据该信号控制伸缩机构的伸缩使支架保持竖直状态；控制系统控制垂直升降机构上下升降；控制系统驱动万向轮滚动；控制系统控制多功能施工工作台上各铰接部位的转动和锁死。

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；也可以是激光传感器，通过外部的激光基准平面对机架主体进行倾斜程度的调整；当然也可以同时包括上述设备中的多种；使得调整方式可具体分为粗调和精调；如采用水平陀螺仪进行机架主体的初步调整(配合控制系统和相应执行装置)，使用激光传感器进行精确调整。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；当倾斜程度大于设定阈值时即进行调整。调整方式为控制系统控制伸缩机构的升降或万向轮的移动，如当机架朝某一伸缩机构所在方向倾斜时，控制系统即控制该伸缩机构升起，或控制与该伸缩机构对向的伸缩机构下降；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伸缩机构，使得机架主体始终保持竖直位置，为施工奠定基础。

垂直升降机构可以通过连接驱动装置的方式驱动实现上下升降，也可以自带驱动装置。驱动装置与控制系统相连。优选的，所述的支架上设有垂直滑道供垂直升降机构上下滑动。

实施例8

如图8所示，在实施例7的基础上，本实施例中所述的支架包括垂直主支杆11和若干辅助支撑杆12；所述的辅助支撑杆12顶端分别与垂直主支杆11铰接，所述的若干辅助支撑杆12与垂直主支杆11的底部通过伸缩机构14与万向轮15相连，所述的垂直升降机构13设置在垂直主支杆11上，所述的若干辅助支撑杆12的杆体与垂直主支杆11的杆体之间设有多段可伸缩的连杆17。若干辅助支撑杆12可以有长有短，铰接在垂直主支杆11的不同高度上。垂直主支杆11保持不动，通过操作辅助支撑杆12即可伸缩或扩张本发明的支架，由于辅助支撑杆12底部均通过伸缩机构14与万向轮15，因此在辅助支撑杆12拉动到较大开度时，可以使伸缩机构14伸长，保证地面对辅助支撑杆12的支撑作用。当然根据需要，所述的垂直主支杆11和若干辅助支撑杆12均可设置为可伸缩的结构，避免伸缩机构14的伸长量超出其调整余量。另外辅助支撑杆12上可根据需要设置可调配重块16，避免机架张开工作时(尤其是墙地面多功能施工工作台位于较高的位置时)重心不稳定。

实施例9

在实施例8的基础上，本实施例中万向轮包括第一电机和第二电机、所述的第一电机驱动万向轮本体自转，所述的第二电机驱动万向轮绕竖直方向转动。第一电机和第二电机均与控制系统相连。即可通过控制系统实现万向轮的滚动以及万向转动。

实施例10

由于水平陀螺仪、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检测精度有限；而本发明的垂直升降机构有较大的行程；因此即使支架只发生一个微小的倾斜，随着垂直升降机构的升降，该倾斜就被放大。因此只依靠倾斜程度检测传感器来调节支架还存在精度不够高的问题，为了解决此问题，

本实施例中，倾斜程度检测传感器还包括激光接收器组，激光接收器组安装在支架上，激光接收器组将获得的信息传输给控制系统；所述的激光接收器组包括第一激光接收器组、第二激光接收器组或第三激光接收器组：

根据平行于施工面的竖直激光基准面，获得支架相对于竖直激光基准面的倾斜程度的第一激光接收器组；

根据平行于施工面的竖直激光基准面；在支架移动过程中获得自身与竖直激光基准面距离的第二激光接收器组；

根据平行于施工面的竖直激光基准面；在支架移动过程中检测竖直激光基准面，使机器人沿施工面平行移动的第二激光接收器组；

第一激光接收器组、第二激光接收器组或第三激光接收器组独立工作；因此在实施装置中可选择搭载其中的一个或多个。

激光接收器组包括至少一个激光接收器，可发明的激光接收器可采用单轴激光传感器或双轴甚至多轴激光传感器；所谓的单轴激光传感器是指激光传感器的激光敏感元件呈一个方向上的长条形；激光接收零点位于长条形的中点；零点两边也均能接受激光信号；当激光照射在非零点的位置时，激光敏感元件即可判断当下激光照射的位置与零点的距离及偏离方向，即可产生相应的信号；使控制系统驱动相应的执行机构，使激光照射到激光接收零点位置。而双轴激光传感器是指在所述的激光敏感元件呈十字形；零点位于十字形中心，激光传感器能同时检测X轴和Y轴的激光信号。所述的激光敏感元件还可以用激光敏感阵列所替代。

实施例11

在实施例10的基础上，如图9所示，当本发明搭载第一激光接收器组时，所述的控制系统根据第一激光接收器组采集的信号，调整支架底部的伸缩机构；使支架保持竖直；

本实施例中所述的第一激光接收器组17为位于机架上、且激光接收器零点处于同一竖直直线上的至少两个激光接收器，激光接收器可采用单轴激光接收器，单轴激光接收器的敏感元件水平设置；当所有的激光接收器的零点均位于竖直激光基准面上时，所述的机架即保持竖直；当部分激光接收器零点偏离竖直激光基准面时，激光接收器即产生相应信号给控制系统。

实施例12

在实施例10的基础上，如图10所示，当本发明搭载第二激光接收器组时，

所述的控制系统根据第二激光接收器组采集的信号，调整支架底部的万向轮；使第二激光接收器组始终处于竖直激光基准面上；

本实施例中所述的第二激光接收器组19为水平安装在机架上的至少一个激光接收器；激光接收器采用单轴激光接收器，单轴激光接收器的敏感元件水平设置，当第二激光接收器组包含多个激光接收器时；保证所有激光接收零点位置处于一条水平直线上，且该直线方向为机器人预期的移动行进方向(如对数值墙面施工时，为平行于墙面的水平线)。

当机架运动过程中，所有的激光接收器的零点均位于竖直激光基准面上时，即表示所述的机架(机器人)严格按照竖直激光基准面移动，保证对施工面的施工精度；即使待施工面(角、棱)不平整也完全不影响本发明机器人的施工精度。

实施例13

在实施例10的基础上，如图10所示，当本发明搭载第三激光接收器组时，所述的控制系统根据第三激光接收器组采集的信号，调整支架底部的伸缩机构，使第三激光接收器组始终处于水平激光基准面上。

本实施例中所述的第三激光接收器组20为水平安装在机架上的至少两个激光接收器；激光接收器可采用单轴激光接收器，单轴激光接收器的敏感元件竖直设置，当所有的激光接收器的零点均位于水平激光基准面上时，述的机架即保持左右平衡；当部分激光接收器零点偏离水平激光基准面时，激光接收器即产生相应信号给控制系统。由于水平基准面不变，在机架运动过程中，第三激光接收器组还能使机架(机器人)始终处于同一水平高度；即使遇到地面不平整或由长斜坡，也可通过控制系统驱动伸缩机构的伸缩；使机架在同一高度水平移动。

第三激光接收器组的设置，克服了水平陀螺仪、倾角传感器只能检测倾斜程度的问题；如当机器人工作在斜率恒定的长下坡环境时，随着机器人的水平移动，机器人水平位置逐渐降低，但由于机器人机身仍能保持垂直状态，倾斜程度检测传感器无检测信号，但机器人上的工作台却会随着长下坡而无法水平作业。这种情形在遇到对水平横梁进行施工作业时作业无法进行。而设置激光接收器后，由于控制器控制伸缩机构的伸缩使支架上的激光接收器始终处于激光参考平面上，机器人水平移动时多功能施工工作台始终保持在同一水平高度，即使遇到机器人所在工作场所存在长下坡，也能使多功能施工工作台水平工作。

激光接收器组可以只有一组，也可以在不同朝向上设置多组，多组激光接收器组可以尽量避免由于施工人员的移动或障碍物而使单一接收方向的激光接收器被遮挡的情形。

实施例14

在本发明的一个具体实施例中，所述的多功能施工机器人，包括多功能施工工作台和支撑辅助系统，所述的支撑辅助系统包括支架、倾斜程度检测传感器和控制系统，支架底部通过伸缩机构与万向轮相连，支架上设有垂直升降机构，多功能施工工作台的翻转旋转支座安装在所述的垂直升降机构上，所述的控制系统是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。控制系统接收倾斜程度检测传感器的信号并根据该信号控制伸缩机构的伸缩使支架保持竖直状态；控制系统控制垂直升降机构上下升降；控制系统驱动万向轮滚动；控制系统控制多功能施工工作台上各铰接部位的转动，并控制多功能施工工作台上的所有电机(翻转电机、升降电机、推杆电机、旋转电机等)。

所述的支架包括垂直主支杆和若干辅助支撑杆；所述的辅助支撑杆顶端分别与垂直主支杆铰接，所述的若干辅助支撑杆与垂直主支杆的底部通过伸缩机构与万向轮相连，所述的垂直升降机构设置在垂直主支杆上，所述的若干辅助支撑杆的杆体与垂直主支杆的杆体之间设有多段可伸缩的连杆，所述的垂直主支杆和若干辅助支撑杆均可伸缩；

所述的倾斜程度传感器包括陀螺仪和激光接收器组，陀螺仪和控制系统组成的检测系统对机架的倾斜程度进行粗调；激光接收器组与控制系统组成的检测系统对机架的倾斜程度进行精调；本实施例的激光接收器组包括第一激光接收器组、第二激光接收器组和第三激光接收器组。

所述的多功能施工工作台包括升降板、旋转机构、伸缩头、工作头旋转台和工作头；所述的升降板与旋转机构一端通过滑动副连接；旋转机构另一端与伸缩头的一端铰接，伸缩头另一端与工作头旋转台一端密封连接，工作头旋转台另一端安装工作头；所述的工作头旋转台侧壁上安装有功能管；工作头旋转台内设有空心腔，空心腔与功能管连通；工作头端面设有开口，开口与空心腔连通。

所述的旋转机构包括底板、旋转装置和旋转翻转板；底板和旋转翻转板之间通过旋转装置连接，旋转翻转板与伸缩头铰接；底板与升降板通过滑动副连接。

所述旋转翻转板与伸缩头铰接处设有铰接驱动机构，所述铰接驱动机构控制伸缩头相对于旋转翻转板的位置；所述旋转机构上设有用于驱动旋转机构相对于升降板运动的驱动机构。

所述的伸缩头内设有推杆电机和滑块，所述的工作头旋转台上设有旋转电机以及与所述滑块配合的滑轨；伸缩头的推杆电机可推动工作头旋转台移动，旋转电机带动工作头旋转台上与工作头连接的部分旋转。

所述的工作头共有三个，分别为抹墙工作头、打磨工作头和抛光工作头，所述的抹墙工作头端面设有开口，所述开口与工作头旋转台上的功能管连通；所述的抹墙工作头的开口中央设有挡块，挡块与开口之间留有空隙。所述的打磨工作头端面设有开口，开口四周均匀布置有磨头；所述的抛光工作头端面设有开口，开口四周均匀布置有抛光磨片。

实施例15

以实施例14所述机器人进行抹墙施工为例，对本实施例的机器人的工作过程进行说明。

首先，工作头旋转台上装配抹墙工作头，将机器人移至施工区域，功能管连接送浆机；完成机器人施工前的准备工作。

激光发射器发射水平激光基准面和平行于待施工面的竖直激光基准面，激光接收器接收激光信号，并由控制系统调节支架上可伸缩支杆的伸缩量，使机器人保持垂直状态，且激光接收器组处于初始的工作的位置。调节多功能施工工作台的各铰接的位置，使抹墙工作头端面朝向待施工面，调节伸缩头，使抹墙工作头处于初始工作位置。

启动机器人，以机器人上下刮浆抹墙为例，控制系统控制抹墙工作头旋转，控制垂直升降机构带动多功能施工工作台上下运动，送浆机通过功能管向工作头送浆，浆料通过抹墙工作头的开口出浆，抹墙工作头通过旋转对墙面进行刮浆抹灰。由于倾斜程度传感器的存在，机器人始终保持竖直状态，垂直升降机构上下运动，即可实现上下刮浆。

当需要水平刮浆时，控制系统驱动万向轮沿平行于施工面的方向滚动，所述的第二激光接收器组的零点均位于竖直激光基准面上时，所述的机架(机器人)严格按照竖直激光基准面移动，保证对施工面的施工精度；即使待施工面(角、棱)不平整也完全不影响本发明机器人的施工精度；所述的第三激光接收器组的零点均位于水平激光基准面上时，机架即保持左右平衡；当部分激光接收器零点偏离水平激光基准面时，激光接收器即产生相应信号给控制系统，由于水平基准面不变，在机架运动过程中，第三激光接收器组还能使机架(机器人)始终处于同一水平高度；即使遇到地面不平整或由长斜坡，也可通过控制系统驱动伸缩机构的伸缩；使机架在同一高度水平移动。即实现水平刮浆抹灰作业。

根据同样的工作原理，将工作头换成打磨或抛光工作头，功能管连接抽真空设备，即可实现打磨或抛光作业。

Claims (11)

1.一种多功能施工工作台，其特征在于包括升降旋转机构、伸缩头、工作头旋转台和工作头；

所述的升降旋转机构一端与伸缩头的一端铰接，伸缩头另一端与工作头旋转台一端密封连接，工作头旋转台另一端安装工作头；所述的工作头旋转台侧壁上安装有功能管；工作头旋转台内设有空心腔，空心腔与功能管连通；工作头端面设有开口，开口与空心腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种多功能施工工作台；其特征在于所述的升降旋转机构包括升降板和旋转机构；所述的旋转机构包括底板、旋转装置和旋转翻转板；底板和旋转翻转板之间通过旋转装置连接，旋转翻转板与伸缩头一端铰接；底板与升降板通过滑动副连接；所述旋转机构上设有用于驱动旋转机构相对于升降板运动的驱动机构。

3.根据权利要求1所述的一种多功能施工工作台；其特征在于所述的升降旋转机构包括升降板和旋转机构；所述的旋转机构包括底板、旋转装置和旋转板；底板和旋转板之间通过旋转装置连接，旋转板与升降板固定连接；升降板上设有滑块铰接座；所述滑块铰接座与伸缩头一端铰接，所述滑块铰接座上设有用于驱动滑块铰接座相对于升降板运动的驱动机构。

4.根据权利要求1所述的一种多功能施工工作台；其特征在于所述的伸缩头内设有推杆电机和滑块，所述的工作头旋转台上设有旋转电机以及与所述滑块配合的滑轨；伸缩头的推杆电机可推动工作头旋转台移动，旋转电机带动工作头旋转台上与工作头连接的部分旋转。

5.根据权利要求1所述的一种多功能施工工作台；其特征在于所述的工作头为抹灰工作头、打磨工作头或抛光工作头，

所述的抹灰工作头开口所在端面为平整端面；

所述的打磨工作头开口四周布置有磨头；

所述的抛光工作头开口四周布置有抛光磨片。

6.一种多功能施工机器人，包括权利要求1‐5任一项所述的多功能施工工作台和支撑辅助系统，其特征在于所述的支撑辅助系统包括支架、倾斜程度检测传感器和控制系统，支架底部通过伸缩机构与万向轮相连，支架上设有垂直升降机构，所述的多功能施工工作台的翻转旋转支座安装在所述的垂直升降机构上，控制系统接收倾斜程度检测传感器的信号并根据该信号控制伸缩机构的伸缩使支架保持竖直状态；控制系统控制垂直升降机构上下升降。

7.根据权利要求6所述的多功能施工机器人，其特征在于所述的支架包括垂直主支杆和若干辅助支撑杆；所述的辅助支撑杆顶端分别与垂直主支杆铰接，所述的若干辅助支撑杆与垂直主支杆的底部通过伸缩机构与万向轮相连，所述的垂直升降机构设置在垂直主支杆上，所述的若干辅助支撑杆的杆体与垂直主支杆的杆体之间设有若干连杆。

8.根据权利要求6所述的多功能施工机器人，其特征在于所述支架可拆卸为若干段支架单元；所述支架单元在高度方向上可拼接、组合，位于最下方的支架单元底部通过伸缩机构与万向轮相连；伸缩机构安装在最下方的支架单元上。

9.根据权利要求6所述的多功能施工机器人，其特征在于所述的万向轮包括第一电机和第二电机，所述的第一电机驱动万向轮滚动，所述的第二电机驱动万向轮绕竖直方向转动，所述的控制系统控制第一电机和第二电机。

10.根据权利要求6所述的多功能施工机器人，其特征在于所述的倾斜程度检测传感器包括激光接收器组，激光接收器组安装在支架上，激光接收器组将获得的信息传输给控制系统；所述的激光接收器组至少包括以下第一激光接收器组、第二激光接收器组或第三激光接收器组中的一个：

根据平行于施工面的竖直激光基准面，获得支架相对于竖直激光基准面的倾斜程度的第一激光接收器组；

根据平行于施工面的竖直激光基准面；在支架移动过程中检测竖直激光基准面，使机器人沿施工面平行移动的第二激光接收器组；

根据水平激光基准面，获得支架相对于水平面倾斜程度和支架相对于水平激光基准面高度的第三激光接收器组。

11.根据权利要求6所述的多功能施工机器人，其特征在于所述的控制系统根据第一激光接收器组采集的信号，调整支架底部的伸缩机构；使支架保持竖直；

所述的控制系统根据第二激光接收器组采集的信号，调整支架底部的万向轮；使第二激光接收器组始终处于竖直激光基准面上；

所述的控制系统根据第三激光接收器组采集的信号，调整支架底部的伸缩机构，使第三激光接收器组始终处于水平激光基准面上。