CN106930515A - 自动循迹美缝填缝机器人 - Google Patents

Abstract

自动循迹美缝填缝机器人，属于机器人技术领域，本发明为了解决瓷砖美缝填缝需要人工清理瓷砖缝隙，美缝费时费力、容易涂抹不均匀，使美缝材料溢出，浪费材料和清理溢出材料麻烦的问题。底盘上从左至右依次安装有摄像头及架杆、处理器及控制器、电源和驱动装置，处理器及控制器两侧分别设有清缝装置和美缝填缝装置；底盘两侧设有多个直流电机，每个直流电机的输出端均安装有车轮；旋转装置安装在底盘的底部，位于底盘左端。本发明的自动循迹美缝填缝机器人能自动对瓷砖进行清缝、美缝，并保护瓷砖，防止灰尘等杂物飞扬。

Description

自动循迹美缝填缝机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及一种自动循迹美缝填缝机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

瓷砖美缝填缝是室内装修不可或缺的一部分。在美缝填缝之前需要对瓷砖缝隙进行清理，目前通常采用人工使用壁纸刀、扁铲或螺丝刀对缝隙内的杂物进行剔除，然后使用毛刷进行清扫的方法进行处理。此方法在一定程度上实现了对缝隙的清理，但很大程度上会使得缝隙底部产生凸起，从而使得美缝填缝后表面凹凸不平，影响美观。美缝填缝通常采用人工使用胶枪挤压美缝剂/填缝剂的方法，此方法不仅费时费力，涂抹不均匀且容易使大量材料溢出在瓷砖表面，不但造成了材料的浪费而且对之后的清理工作造成麻烦。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，进而提供了自动循迹美缝填缝机器人。

本发明的技术方案：

所述自动循迹美缝填缝机器人包括摄像头及架杆、处理器及控制器、旋转装置、清缝装置、直流电机、电源、车轮、美缝填缝装置、驱动装置、底盘；

底盘上从左至右依次安装有摄像头及架杆、处理器及控制器、电源和驱动装置，处理器及控制器两侧分别设有清缝装置和美缝填缝装置；底盘两侧设有多个直流电机，每个直流电机的输出端均安装有车轮；旋转装置安装在底盘的底部，位于底盘左端。

优选的：旋转装置包括转盘、弧面转向片、活动连杆、固定连杆和转动连杆，转盘转动安装在底盘的底部左端；四个固定连杆固定在底盘上，位于转盘两侧，固定连杆均通过转动连杆与四个活动连杆相连接，同侧相邻两个活动连杆的自由端安装有弧面转向片，两个弧面转向片位于转盘下方。

优选的：所述清缝装置还包括空心金属头、电动夹头和废弃物收集装置；

所述美缝填缝装置还包括美缝剂输送头、夹头、美缝剂放置仓、推进杆、齿轮和舵机；

所述空心金属头安装在电动夹头的底端，输送头固定在夹头的底端，电动夹头和夹头均安装在转盘的底端，且空心金属头和输送头位于两个弧面转向片之间；底盘上开有两个通孔，两个通孔位于转盘的上方，通孔内均设有柔性软管，空心金属头通过其中一个柔性软管与位于底盘上的废弃物收集装置相连通；输送头通过另一个柔性软管与位于底盘上的美缝剂放置仓一端相连通，美缝剂放置仓另一端安装有推进杆，推进杆一端位于美缝剂放置仓内，另一端与舵机输出端上的齿轮相连接，推进杆上设有与齿轮相配合的齿条。

优选的：底盘上还安装有压缝球，压缝球位于旋转装置右侧，且压缝球与空心金属头和输送头位于同一轴线上。

优选的：处理器信号接收端与摄像头相连接，处理器的信号输出端与控制器的信号接收端相连接，控制器的信号输出端与驱动装置的信号输入端相连接，驱动装置分别与直流电机、电动夹头和舵机相连接；摄像头、处理器、控制机器、直流电机、驱动装置、电动夹头和舵机均由电源供电。

优选的：处理器为英伟达(NVIDIA)公司生产的Jetson TK1型处理器；控制器为意法半导体(ST)公司生产的STM32F103型控制器；驱动装置为意法半导体(ST)公司生产的L298N型驱动装置。

本发明与现有产品相比具有以下效果：本发明通过摄像头自主识别缝隙并沿缝隙匀速前进，美缝填缝装置能够均匀的填充瓷砖缝隙，不会造成大量浪费，独立自主运作，节省人力且硬件构成成本比人工成本低廉；本发明清缝装置由电动夹头结合吸尘装置组成，配套各口径的空心金属头，电动夹头可电动旋转，从而使圆柱头更有冲击力，能够剔除缝隙中的坚硬杂物，电动夹头与吸尘装置连接，能够及时将空心金属圆柱头剔除的灰尘等杂物即使清理到废弃物收集装置；美缝填缝装置通过PWM控制舵机带动齿轮旋转，从而使得与齿轮连接的连接杆能够均匀的推进，使得美缝剂/填缝剂可以均匀的输出；美缝填缝装置与清缝装置由旋转装置相连，可以实现位置互换。因此当机器人行进至墙面时，旋转装置将清缝装置上升一定距离，并将美缝填缝装置与清缝装置位置互换，则可以实现无死角的缝隙清理与填充；底盘部分可以根据缝隙的大小进行合理的调节。这样不仅可以避免清缝装置由于高速旋转对瓷砖产生破坏，且可以避免清理的灰尘等杂物飞扬，造成二次清理的麻烦。

附图说明

图1是本发明所述的自动循迹美缝填缝机器人的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的仰视图；

图4是清缝装置结构示意图；

图5是美缝填缝装置结构示意图；

图6是转盘结构示意图；

图7是弧面转向片结构示意图；

图8是压缝球结构示意图；

图9是本发明所述的自动循迹美缝填缝机器人的程序框图；

图10是本发明所述的自动循迹美缝填缝机器人控制系统的控制图。

图中：1-摄像头及架杆、2-处理器及控制器、3-旋转装置、4-清缝装置、5-直流电机、6-电源、7-车轮、8-美缝填缝装置、9-驱动装置、10-底盘、11-空心金属头、12-电动夹头、13-废弃物收集装置、14-美缝剂输送头、15-夹头、16-美缝剂放置仓、17-推进杆、18-齿轮、19-舵机、20-转盘、21-弧面转向片、22-活动连杆、23-固定连杆、24-转动连杆、25-压缝球。

具体实施方式

下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。

如图1至图9所示，本发明所述的自动循迹美缝填缝机器人包括摄像头及架杆1、处理器及控制器2、旋转装置3、清缝装置4、直流电机5、电源6、车轮7、美缝填缝装置8、驱动装置9、底盘10；

所述底盘10上从左至右依次安装有摄像头及架杆1、处理器及控制器2、电源6和驱动装置9，处理器及控制器2两侧分别设有清缝装置4和美缝填缝装置8；底盘10两侧设有多个直流电机5，每个直流电机5的输出端均安装有车轮7；旋转装置3安装在底盘10的底部，位于底盘10左端。

进一步：旋转装置3包括转盘20、弧面转向片21、活动连杆22、固定连杆23和转动连杆24，转盘20转动安装在底盘10的底部左端；四个固定连杆23固定在底盘10上，位于转盘20两侧，固定连杆23均通过转动连杆24与四个活动连杆22相连接，同侧相邻两个活动连杆22的自由端安装有弧面转向片21，两个弧面转向片21位于转盘20下方。

进一步：所述清缝装置4还包括空心金属头11、电动夹头12和废弃物收集装置13；

所述美缝填缝装置8还包括美缝剂输送头14、夹头15、美缝剂放置仓16、推进杆17、齿轮18和舵机19；

所述空心金属头11安装在电动夹头12的底端，输送头14固定在夹头15的底端，电动夹头12和夹头15均安装在转盘20的底端，且空心金属头11和输送头14位于两个弧面转向片21之间；底盘10上开有两个通孔，两个通孔位于转盘20的上方，通孔内均设有柔性软管，空心金属头11通过其中一个柔性软管与位于底盘10上的废弃物收集装置13相连通；输送头14通过另一个柔性软管与位于底盘10上的美缝剂放置仓16一端相连通，美缝剂放置仓16另一端安装有推进杆17，推进杆17一端位于美缝剂放置仓16内，另一端与舵机19输出端上的齿轮18相连接，推进杆17上设有与齿轮18相配合的齿条。

进一步：底盘10上还安装有压缝球25，压缝球位于旋转装置3右侧，且压缝球25与空心金属头11和输送头14位于同一轴线上。

进一步：处理器信号接收端与摄像头相连接，处理器的信号输出端与控制器的信号接收端相连接，控制器的信号输出端与驱动装置9的信号输入端相连接，驱动装置9分别与直流电机5、电动夹头12和舵机19相连接；摄像头、处理器、控制机器、直流电机5、驱动装置9、电动夹头12和舵机19均由电源6供电。

进一步：处理器为英伟达(NVIDIA)公司生产的Jetson TK1型处理器；控制器为意法半导体(ST)公司生产的STM32F103型控制器；驱动装置9为意法半导体(ST)公司生产的L298N型驱动装置。

本发明包括视觉采集与机器人控制单元、缝隙识别与数据提取单元、美缝填缝单元；

所述视觉采集与机器人控制单元以控制器为核心，将获取到的摄像头采集的信息传输至缝隙识别与数据提取单元，并接受缝隙识别与数据传输单元传回的数据，控制器根据数据控制机器人行进方向。

所述缝隙识别与数据提取单元以处理器为核心，接收来自控制器传输的摄像头采集的信息，通过图像显著性算法对摄像头采集的数据进行处理，提取出有效的缝隙直线，并将数据传回控制器；所述图像显著性算法包括特征提取、特征图形成、显著图形成三个部分；所述特征提取是通过高斯金字塔将图像分割，除原图像外，其余各层分别用高斯滤波器进行滤波和采样，然后对每一层提取亮度、色度、方向信息；所述特征图形成是通过插值的方式将两幅图像调整到相同大小，然后点对点作差从而得到特征图；所述显著图形成是将不同尺度和不同特征的特征图融合后归一化处理后得到。

本发明只保护硬件系统，软件控制部分不在本专利的保护范围内。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.自动循迹美缝填缝机器人，其特征在于：包括摄像头及架杆(1)、处理器及控制器(2)、旋转装置(3)、清缝装置(4)、直流电机(5)、电源(6)、车轮(7)、美缝填缝装置(8)、驱动装置(9)、底盘(10)；

所述底盘(10)上从左至右依次安装有摄像头及架杆(1)、处理器及控制器(2)、电源(6)和驱动装置(9)，处理器及控制器(2)两侧分别设有清缝装置(4)和美缝填缝装置(8)；底盘(10)两侧设有多个直流电机(5)，每个直流电机(5)的输出端均安装有车轮(7)；旋转装置(3)安装在底盘(10)的底部，位于底盘(10)左端。

2.根据权利要求1所述的自动循迹美缝填缝机器人，其特征在于：旋转装置(3)包括转盘(20)、弧面转向片(21)、活动连杆(22)、固定连杆(23)和转动连杆(24)，转盘(20)转动安装在底盘(10)的底部左端；四个固定连杆(23)固定在底盘(10)上，位于转盘(20)两侧，固定连杆(23)均通过转动连杆(24)与四个活动连杆(22)相连接，同侧相邻两个活动连杆(22)的自由端安装有弧面转向片(21)，两个弧面转向片(21)位于转盘(20)下方。

3.根据权利要求2所述的自动循迹美缝填缝机器人，其特征在于：所述清缝装置(4)还包括空心金属头(11)、电动夹头(12)和废弃物收集装置(13)；

所述美缝填缝装置(8)还包括美缝剂输送头(14)、夹头(15)、美缝剂放置仓(16)、推进杆(17)、齿轮(18)和舵机(19)；

所述空心金属头(11)安装在电动夹头(12)的底端，输送头(14)固定在夹头(15)的底端，电动夹头(12)和夹头(15)均安装在转盘(20)的底端，且空心金属头(11)和输送头(14)位于两个弧面转向片(21)之间；底盘(10)上开有两个通孔，两个通孔位于转盘(20)的上方，通孔内均设有柔性软管，空心金属头(11)通过其中一个柔性软管与位于底盘(10)上的废弃物收集装置(13)相连通；输送头(14)通过另一个柔性软管与位于底盘(10)上的美缝剂放置仓(16)一端相连通，美缝剂放置仓(16)另一端安装有推进杆(17)，推进杆(17)一端位于美缝剂放置仓(16)内，另一端与舵机(19)输出端上的齿轮(18)相连接，推进杆(17)上设有与齿轮(18)相配合的齿条。

4.根据权利要求3所述的自动循迹美缝填缝机器人，其特征在于：底盘(10)上还安装有压缝球(25)，压缝球位于旋转装置(3)右侧，且压缝球(25)与空心金属头(11)和输送头(14)位于同一轴线上。

5.根据权利要求4所述的自动循迹美缝填缝机器人，其特征在于：处理器信号接收端与摄像头相连接，处理器的信号输出端与控制器的信号接收端相连接，控制器的信号输出端与驱动装置(9)的信号输入端相连接，驱动装置(9)分别与直流电机(5)、电动夹头(12)和舵机(19)相连接；摄像头、处理器、控制机器、直流电机(5)、驱动装置(9)、电动夹头(12)和舵机(19)均由电源(6)供电。

6.根据权利要求5所述的自动循迹美缝填缝机器人，其特征在于：处理器为英伟达(NVIDIA)公司生产的Jetson TK1型处理器；控制器为意法半导体(ST)公司生产的STM32F103型控制器；驱动装置(9)为意法半导体(ST)公司生产的L298N型驱动装置。