CN107427868A - 用于天花板和墙壁钻孔的移动机器人式钻孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

阐述了一种机器人式钻孔装置，其适于在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔。该装置(100)包括安装至底层结构(112)的机械臂(110)，该底层结构包括布置为将机械臂提升至工作位置的提升机构，其中，机械臂具有基座端(110a)和可移动端(110b)，基座端安装至提升机构的上表面(114)，可移动端(110b)能够在三维空间中相对于基座端移动，其中，机器人式钻孔装置还包括设置在可移动端上并用于握持钻孔装置(122)的安装座(120)，和用于控制机械臂的运行的控制单元(134)。提升机构优选地包括剪式千斤顶提升平台。机械臂(110)和用于机械臂的任意支撑结构(134)的重量小于43kg，并且优选地，各自的重量小于23kg。

Description

用于天花板和墙壁钻孔的移动机器人式钻孔装置及方法

技术领域

本发明涉及用于天花板和墙壁钻孔的移动机器人式钻孔装置，以及使用该装置的钻孔方法。本发明还涉及减振组件和采用其的移动机器人式钻孔装置。

背景技术

在建筑，特别是新的写字楼、购物中心等大型建筑的建造期间，在天花板和墙壁等表面的计量过程中，以及后续为了部件和建造基础设施(如布线、供水和排废管道、加热/制冷流体管道、空气调节管道、以及与这些服务相关联的泵、控制器等设备)的安装进行的钻孔过程中，需要花费大量的劳动力。当然，这里没有列出所有可能情况。

在天花板中钻孔很自然的是非常困难的操作，因为工人通常不得不站在梯子或平台上以达到钻孔点，然后将沉重的钻孔设备举过他/她的头。这个工作通常产生高浓度的粉尘，为了满足最起码的健康和安全要求，工人将不得不遵守耳朵、眼睛和呼吸保护等。

标记过程尤其是非常耗时的，并且所钻的孔的最终定位、孔的深度和钻孔角度的精确度均受制于工人的技艺。

当前，工人将根据已经在电脑上预先制备的作为电子模型的平面图进行施工。随着计算机处理能力的提高，被纳入电子建筑信息模型(也被称为“BIM”文件)中的细节也增多了，因此现在这些BIM文件可能还指定了要被安装在表面上的产品或部件的模型。

与在天花板，特别是混凝土天花板中钻孔有关的困难早已被承认，并且已经进行了一些尝试以使得从事这种工作的工人工作得更轻松。

在钻孔时，其中一个主要问题是噪声和粉尘的产生，这使得施工场地的恶劣环境更苛刻。通常连接至真空源的防尘环或防尘罩是可以得到的，并且已经成功地减少了正在进行的工作(例如，混凝土钻孔)直接产生的粉尘的一些副作用。

使用旋转锤等电动工具的其中一个困难是它们的重量，使得它们难以长时间操作，特别是在头顶上工作时。不幸地，虽然已知的防尘环或防尘罩可能解决了与粉尘有关的问题，但是它们也显著增加了钻孔系统的重量。

旋转锤等电动工具的另一个问题是在工具的操作过程中产生的大量振动。

现有技术显示了与电动工具一起使用的减振技术的多个例子，其要么作为附件，要么嵌入在原设计中。这对于旋转锤是尤其常见的，例如，依赖于传递至工件的直接同轴能量，并且从这样的减振功能中受益的旋转钻孔或撞击装置。在这样的电动工具广泛使用的建筑行业中，现有技术的减振方案通常利用平衡锤来限制传递到工人的手/手臂，或者传递到保持和控制工具的机构的振动。

另一些文献描述了用于固定与工件有关的旋转锤等电动工具的装置。当作用在大的和坚硬的工件上时，这种固定可能通过真空方式实现，真空方式允许工具或夹具有效地夹持至表面而不留下永久性标记。

WO-A-2001/068300描述了一种用于夹持、钻孔和去除碎屑的系统，并且详细叙述了用于所有这些行为的气动的使用。它包括处于钻台形式并且安装在手推车上的钻孔装置，该手推车用于定位需要钻孔的地方的下方位置。集尘罩内的负压不仅是要去除碎屑，而且当在工件中钻孔时在钻子上施加可控量的压力。

虽然在理论上工作尚佳，但是这些移动机械手通常很重的并且它们自身是很笨重的。在建筑行业中需要带有WO-A-2001/068300所述的装置的类似特征的轻便的装置，其可以安装至常规的旋转锤等装置，无需增加很多重量，因而使得它们能够被工人轻松地使用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种机器人式钻孔装置，其配置为在建筑施工现场上的天花板或墙壁中钻孔。

本发明还可以提供一种在建筑施工现场上的天花板或墙壁中钻孔的方法，包括：提供一种包括机械臂和钻孔装置的机器人式钻孔装置和控制单元；在所述控制单元的存储器中安装指令以便执行一组钻孔作业；设定第一位置；激活存储在所述存储器中的钻孔作业以使得所述机械臂依照安装的所述指令执行一组受控的动作，该组受控的动作操纵所述钻孔装置，并且在天花板或墙壁中钻多孔图案。

本发明还可以提供一种计算机程序产品，当其加载到机器人式钻孔装置的控制单元的处理器上时，其可以确定机械臂要执行的一系列动作，以便操作钻孔装置就位并且在施工现场上的天花板或墙壁中钻多孔图案。该计算机程序产品可能还被配置为访问与所述天花板或墙壁有关的BIM文件作为确定的一部分。它还可能确定建筑的工作安排，确定在所述BIM文件中规定的孔的钻孔顺序。它还可能确定在钻孔作业开始前所述机器人式钻孔装置定位在所述建筑中的一个或多个位置。

根据本发明的一个方面，提供了一种机器人式钻孔装置，其已经被改变以适于例如，在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔。该装置可能包括：机械臂，具有基座端和可移动端，所述可移动端能够在三维空间中相对于所述基座端移动；底层结构，其包括提升机构，所述机械臂的所述基座端固定至所述提升机构，所述提升机构布置为将所述机械臂提升至工作高度；安装座，其设置在所述机械臂的所述可移动端上，用于握持处于用于在天花板或墙壁中钻孔的配置中的钻孔装置；以及控制单元，其用于控制所述机械臂的运行。

上述机器人式钻孔装置的一个优势在于：提升机构允许使用相对紧凑并且重量相对较轻的机械臂，同时(即使在安装假天花板之前的工业设备的情况下)还允许钻孔装置轻易地到达正常的最大天花板高度。虽然底层结构可能是合理地较重的，但是相较而言，机械臂和任意支撑结构(例如，包括机械臂的控制单元和辅助设备的机壳)是足够轻的，从而仅通过两个人(或者，在优选的情况下，仅通过一个人)就可以装配至底层结构。

某些可选特征的简要说明

以下是本发明可选的某些示例特征的简要说明。

如上所述，装置可能包括机械臂和用于将所述机械臂提升至工作高度的底层结构。在优选的实施例中，所述底层结构是机动化的并且可能包括剪式千斤顶升降平台(剪式升降机)。这样的平台即使在上升到高的升高位置时也可以为机械臂提供相对稳定的基座。窄的剪式升降机是可用的，其可以穿过门廊。这些部件(电动的底层结构和机械臂)组合起来可以由单个操作人员相对轻松地在施工现场各处进行操纵。

机械臂可能具有六个自由度，以允许其在三维空间内自由移动钻孔装置，并且在这个三维空间内控制钻孔装置的方向。

机械臂可能是目前可用的、由硬塑料、复合材料或轻合金等轻质材料制成的机器人。机械臂可能伸至2m，或者更优选地小于2m，例如，约1到1.5m。将需要足够的强度提升钻孔装置，并且需要对钻尖施加足够的力以进行钻孔，优选地，导致锤击作用，而没有扭曲。可能需要大于50N，优选地，大于100N(例如100N到200N)的向上作用的力。然而，不需要是具有处理明显更大的负载的工业机器人。由于要由底层结构提升至工作高度，因此在本发明中可以使用更容易控制的机器人。

优选地，控制单元被编程为使得机械臂一旦定位在需要钻一组孔的区域的下方，可以自主地继续钻完该组的所有孔，而无需操作人员的进一步的干预。同样地，可以高精确度地控制所钻的孔的深度和方向。并且，相较于已知的在钻完每个孔后均需要移动的钻台，在该组或图案中的每个孔的位置可以相对于钻的第一个孔或参考标记精确地设定，并且机械臂可以到达一组位置，无需对机器人式钻孔装置重新定位。更重要的是，这可能避免，或者至少减少预先标记所有孔的需要。

优选地，机器人式钻孔装置包括位置引导系统，例如，激光引导系统。通过这种方式，装置可以相对于设定为与建筑相关的一组坐标引导其自身或者操纵其自身。这使得能够根据建筑师的计划精确地进行钻孔。这可以避免在开始钻孔作业前需要费劲地标出孔位置。

机器人式钻孔装置可能包括电子测量装置，如激光全站仪，优选地，自支撑常规激光全站仪，该电子测量装置与控制机械臂(优选地，还有底层结构)的运行的控制单元接口，因此能够为房间或建筑确定测量值，并且高精度地评估它在房间内的位置。

的确，优选地，机器人式钻孔装置的控制单元接收或能够访问BIM文件(或其相关的部分)，因此机器人式钻孔装置精确地根据建筑师的规划工作。采用优选地添加的电子测量装置和激光引导系统，机器人式钻孔装置不仅可以根据建筑师的规划工作，而且可以高精确度地这么做。

控制单元可能编程有软件，该软件可以识别用于表明在BIM文件中规定的推荐部件或组件的代码。这可能是，例如，字母数字代码、条形码或到其他文件的链接。控制单元可能被编程为该部件或组件参考库文件，然后根据从库文件收集到的信息计算一组钻尖。通过这种方式，用于部件或组件的准确的钻尖不需要在BIM文件中指明，而只需要表明预期部件或组件的代码。

控制单元可能分析BIM文件为建筑确定施工计划。例如，它可能根据位置(例如，建筑或房间的区域)或根据孔的类型(例如，需要的孔的尺寸或要被钻孔的材料)确定一组钻孔作业的顺序。通过这种方式，可能将钻孔时间缩短至最小。控制单元还可能根据将所需的重新定位的次数最小化的施工计划确定机器人式钻孔装置的最佳位置。它还可能通过显示器将这种信息传达给操作员，并且还可能确定并建议工作高度以使得更大的区域被更有效地钻孔。

按传统，在施工现场，各行业的施工人员均需要到场，标记出只为安装他们自己的部件或组件的一组孔。例如，电工将在安装电路前标记出用于布线的孔，IT技术人员将标记出用于数据系统的孔，空调安装人员将标记出用于空调管道的孔，等等。

机器人式钻孔装置的一个优势在于：由于控制单元要么访问要么接收BIM文件的一部分，控制单元可以为在BIM文件中指明的一些或所有行业确定需要被钻在天花板或墙壁的特定区域中的所有孔。

因此，在这样的优选的布置中，不需要进行标记；而是生成保存所有行业的孔的位置和详情的电子文档。接着，机器人式钻孔装置可以被指示为开始并且按照一个钻孔顺序钻所有的孔，使得在各种工人到达施工现场时，所有的孔都已经准备好，以便连接特定的部件或组件。

机器人式钻孔装置可能包括钻孔装置可以根据需要从中选择的一排不同尺寸的钻子。它还可能包括可以，采用例如涂料或其他标记，对孔进行颜色编码的工具，以向各种工人表明所钻的孔是为谁提供的。

钻孔装置还可能设置有将塞子插入每个孔中的装置，使得所钻的孔完全准备好接收紧固件，例如，螺钉或螺栓。塞子的颜色可能选择为表明已经所钻的孔所针对的工人的产品或行业。塞子可能包括表明产品或行业的一些其他形状或标志。

因此，至少在这样的优选实施例中，新的机器人式钻孔装置能够被定位在施工现场中，用BIM文件的至少一部分和根据来自操作人员的指令进行编程，依照BIM文件中的信息，自动执行一系列钻孔作业来钻一些或全部的打算在该区域所钻的孔。此外，它可能采用颜色编码、塞子或由BIM文件规定的一些其他涂饰完成孔。BIM文件可能包括颜色编码或其他标记的细节(例如，它可能指定哪种紧固件需要哪种颜色的塞子)。

通过这种方式，可以避免与一个技工错误地将部件定位在另一个技工想要的钻孔位置，和/或妨碍另一个技工对想要的钻孔位置的使用相关的问题。因此，随后的技工不需要围绕其他部件工作来制备孔；他们仅需要根据BIM文件将部件固定在适当的位置。本发明还明显减少了特定工人在工地的时间量，从而减少了开发人员的潜在责任，并且更明显地，通过节省人工工时减少了成本。

采用额外的电子测量装置，如激光全站仪，机器人式钻孔装置还可以收集物理建筑相比虚拟建筑的一些不准确的信息，例如，测量到的差异不同于理论值的信息。在优选的实施例中，机器人式钻孔装置可能产生考虑了物理建筑的尺寸的更新的BIM文件，其继而可能传送或建筑师。因此，机器人钻孔装置还可能具有调查和更新BIM文件的功能。在一些情况下，它甚至可能需要建议对所要的部件和组件的布置和位置进行修改，从而考虑建筑的物理尺寸而不是虚拟尺寸。

优选地，机器人式钻孔装置包括配置为减少由于钻孔导致的振动的传递的组件。例如，该组件可能减少50％或更多的传递(即，振动的振幅减少一半)。

在优选的布置中，减振组件包括配接至钻孔装置的罩，例如，围绕该罩钻头从卡盘延伸出。该罩可能连接至真空装置，并且可能用于收集由于钻孔产生的粉尘和碎屑。在罩内由于吸力产生的低压可能用于减少振动的振幅。这可以减少传输的噪声的量，这在对人们仍然居住的现有建筑进行整修的情况下特别有利。

此外，在罩内的吸力可能通过产生可以抵消钻孔装置和/或机械臂的一些或全部重量的向上的力或者推力来减少机械表感受到的负载。

可能通过对将空气泄漏进罩或真空管路中的阀的调节来控制吸力量。这可能通过例如，增加初始吸力量并因而发挥更大的初始上推量，协助钻孔，这可能协助钻头穿过工件的表面。接着，随着孔的推进，它可能需要减小吸力量以发挥更小的上推量。阀可能定位在罩上，或者进一步往下至真空管路上。还可能通过控制真空装置的输出控制吸力量。

优选地，相比于常规的防尘罩，该罩还相对于钻头进一步延伸超过钻头的尖端。由于钻孔由已经知道了孔的位置的机器人执行，钻头的尖端的视觉模糊不会造成问题。罩的额外的高度允许在钻头接触工件之前产生完全水平的吸力。这可能有助于在钻孔作业开始的那一刻起，协助在钻头上施加向上的推力。吸力还可以有助于减少钻头在工件的表面上打滑的趋势，从而提高孔的精度。此外，它确保了可以尽可能多地收集粉尘和碎屑。

减振组件还可能包括安装座，该安装座适于将从钻孔装置传输到机械臂的振动最小化。在优选的实施例中，它可能包括悬挂系统，该悬挂系统提供足够的行程来使用容纳振动的振幅。通过这种方式，可以隔离在钻孔时产生的振动，或者至少在振动传输到机械臂之前减少振动量。

悬挂系统可能包括布置为在衬套内，优选地，在与钻头的轴平行的方向上滑动的一个或多个杆或轨道。悬挂系统的一侧可能包括用于安装至机械臂的可移动端的板；悬挂系统的另一侧可能包括带有为钻孔装置提供底座的构造的板。悬挂系统可能包括一个或多个偏压装置以将安装座返回至空挡位置。

使用带有悬挂系统的安装座来减少振动的传输，并且使用罩来减少机械臂感受到的力，通过减少可能导致机器人进入安全关断模式的振动的类型和尺寸，可以明显提高机器人的运行。它还可以减少对机械臂的关节产生磨损的有害振动。此外，由于负载和振动的减少，因此可以使用相比可能已经被认为是可能的较轻重量或较少物质的机械臂。这继而可以因为更轻的重量而实现操作人员更轻松的处理，并且减少当机械臂伸出超过底层结构的占地面积时产生的问题。

悬挂系统将钻子从机械臂中分离一定程度。为了测量钻孔装置的精确位置，悬挂系统装配有线性位置传感器，该线性位置传感器连续监测钻子沿着钻子轴相对于机械臂的线性位置。悬挂系统的技术性能限制了线性位移。通过考虑在系统中使用的弹簧的物理特性，线性位置传感器可以用于确定沿着钻子轴作用在机械臂和钻子之间的力。

因此，系统软件将在相对于机器人的钻子位置上具有连续控制。当系统检测到线性位置从平衡状态接近最大允许行程时，系统可以沿着钻子轴移动机器人以抵消这种位移。这允许带有有限线性行程的悬挂系统的设计，无需限制要钻的孔的实际深度。机器人式钻孔装置可能包括尝试防止或最小化在提升机构中的摇摆效果的特征。例如，它可能设置有可以对天花板施加力的一个或多个支撑物。该支撑物可能从提升机构的上表面上推开，或者它可能是从地板到天花板的机构的一部分。一个或多个支撑物可能朝向提升机构的基座设置，以当机械臂延伸至另一侧时，通过轮子、轨道或用于操纵钻孔装置的其他机构的偏向，消除摇摆。

机器人式钻孔装置还可能包括惯性测量单元(IMU)，该惯性测量单元向机器人服务器提供反馈测量值。该反馈测量值可能用于根据钻子的位移和旋转产生补偿，以考虑IMU检测到的摇摆量。在机械臂和/或提升机构上还可能安装有一个或多个反射棱镜，并且，(除了IMU测量值以外，或者替代IMU测量值)来自激光全站仪的测量值可能用于向机器人服务器提供位置反馈测量值，以便确定摇摆补偿。

通过这种方式，即使当机械臂到达至常规提升机构(如剪式千斤顶)的较远距离，也可以实现精确钻孔。虽然剪式千斤顶是施工现场上将用于工作的熟悉设备，但是它们并不意味着是精密仪器。

附图说明

下面在将以下参照附图，通过举例的方式更详细地说明本发明的一些优选实施例：

图1展示了依照本发明的一个方面的示例机器人式钻孔装置；

图2展示了图1所示的机器人式钻孔装置的机械臂在不同运动模式下的放大图；

图3a和3b展示了机器人式钻孔装置的示例支撑结构的进一步视图；

图4展示了具有类似于图1所示的机器人式钻孔装置的功能的另一示例机器人式钻孔装置；

图5展示了带有连接至安装座的钻孔装置的机器人钻孔臂的示意图；

图6更详细地展示了优选的安装座；

图7a和7b展示了依照本发明的另一个方面的用作减振组件的一部分的优选的罩的截面图；

图8a和8b展示了优选的机器人式钻孔装置的各部件如何相互作用的流程图；

图9a和9b展示了处于完全侧向达到的机械臂的示意图和处于完全到达的钻头的放大视图；

图10a和10b展示了另一个优选的罩的透视图和截面图，图10c展示了优选的防尘罩的放大图；

图11为展示了当使用来自BIM文件的信息时设置钻孔装置的工序的流程图；

图12为用于钻孔装置的伺服控制的引导激光的示意图；

图13为示例真空附件布置的透视图；

图14a和14b为可以用在反射棱镜上的棱镜帽的透视图和侧视图。

具体实施方式

图1通常展示了本发明的优选实施例的一个方面。

在本实施例中，提供了一种机器人式钻孔装置100，其具有机械臂110，该机械臂110带有安装至底层结构112的一个端(基座端110a)和连接至用于握持钻孔装置122的安装座120的可移动端110b。

未图示的处理器可以控制机械臂110和底层结构112的动作，以便操纵钻孔装置122在天花板124或墙壁126中钻孔。例如，可以调节底层结构112的高度以在朝向天花板124的垂直方向上移动钻孔装置122，或者移动钻孔装置122至墙壁126的特定高度。还可以沿着各种轴调节机械臂110以相对于天花板或墙壁为钻孔装置122定位、定向，并且移动钻孔装置122，从而在天花板或墙壁中钻孔。

如图1所示，机械臂110可能通过支撑结构130安装在底层结构112上。支撑结构130可能优选地通过螺栓等紧固件或快装连接系统的使用连接至或固定至底层结构112。在所示的优选实施例中，支撑结构130安装在提供底层结构112的剪式升降机的提升平台114的上表面上。

底层结构112的基座116可能包括驱动轮117以使得它能够绕施工现场方便地调动。一些或全部的轮子117还可能可操纵的。

在常规的剪式升降机上，轮子通常包括实心(即，免充气轮胎)轮胎，从而避免施工现场上的穿刺问题。轮胎的实心性质还有助于防止由于平台上的重量移动引起的轮胎偏向所造成的在平台顶部的移动和不稳定。还可以设想调动底层结构112的其他布置，如履带和气垫船布置，履带类似地不会允许明显的偏移量，在气垫船布置中，底层结构绕气垫移动，并且可以停留在地面或支架上，以保持装置稳定。

提升平台114可以通过放缩机构(铰链连接的纵横交错的支撑件)的作用相对于底层结构112的基座116提升。这将机械臂110朝着天花板124抬升，或者抬升至墙壁126的特定高度。剪式升降机是建筑工地的熟悉物品，并且已经被开发为不仅可由一个或多个工人施工现场各处轻松地操纵，而且还适合通过门廊和其他这样的限制以进行移动。

优选地，机械臂110包括多个段21、22，它们可以相对彼此枢转和/或旋转以绕多个轴操纵钻孔装置122，从而在天花板124或墙壁126中钻孔。在一个实施例中，机械臂110可能采用六轴机械臂的形式。然而，可以理解的是，可以使用其他数量的轴，以便根据需要促进钻孔装置122的移动。

一旦机动化底层结构112已经将机械臂110升高至合适的工作高度，机械臂110的各段可以绕多个轴移动，以便将钻孔装置122定位在天花板126或墙壁128中要凿的孔所处的位置点处。此外，钻孔装置122可以在机械臂110的给定到达范围内被移动至多个位置点，从而根据需要在天花板126或墙壁128中钻多个孔。

控制单元134还可以设置在支撑结构130内。控制单元134可能包括用于控制机械臂110、控制顶层结构112、以及访问和分析BIM文件以确定应当在天花板126或墙壁128中的哪里钻孔的一个或多个处理器。

通过依照在BIM文件中提供的尺寸工作，使得机器人式钻孔装置100能够根据建筑师的规划准确地在建筑中钻孔。随着操作人员将机器人式钻孔装置100在施工现场各处移动，机器人式钻孔装置100可能访问和接收BIM文件中与建筑的特定行业相关的其他部分，以便为控制单元134提供引导从而在天花板或墙壁的特定区域中钻孔。

此外，如图1所示，机器人式钻孔装置100可能可选择地包括真空源132。真空源132可能在钻孔装置122周围提供吸力，从而在钻孔装置122在天花板126或墙壁128中钻孔时帮助碎屑和粉尘的清除。在图1所示的例子中，真空源132包括软管138。真空源132可能可拆卸地安装至底层结构112的提升平台114。

在优选的实施例中，机械臂110由轻质材料制成，例如，硬塑料、纤维增强复合材料或轻质合金。相较而言，工业应用的典型机械操作机器人可以具有270kg以上的重量，并且将需要落地安装。

根据健康和安全规则(例如，职业健康和安全，参见ohsonline.com)，工人可以安全地举起约23kg的物体。(规定的限度可能因管辖区的不同而异常)。在优选的布置中，机械臂110和支撑结构130共同的重量可能小于46kg。这使得机械臂110和支撑结构130可以通过例如，两个工人将机械臂110和支撑结构130配接在提升平台114上而被安全地举起和组装。在将机械臂110和支撑结构130各自的重量保持在小于23kg的情况下，一个工人就能够组装装置100。此外，机器人的控制柜的重量通常也小于23kg。

当提升平台处于较低的位置并且处于合适的工作高度时，可以将部件安装至提升平台。机器人的组装通常只需要控制柜放在支撑结构的框架内，将电缆连接至电源和机械臂，所有的这些可以在几分钟内完成，并且将不需要特殊培训。

在本实施例中，重量轻的和适当大小的机械臂110，连同底层结构112，可以到的标准天花板高度，无需操作人员额外出力，也就是说，一旦机械臂110已经被安装在底层结构112上，钻孔装置122可以垂直地并且在绕机械臂110的轴的不同方向上移动，以便在天花板或墙壁中钻孔，而无需来自操作人员的任何物理干预，只需用操作人员，例如，向控制单元134输入指令或者替换消耗部件。此外，一旦机械臂110已经被安装在底层结构112上，一个操作人员就可以在施工现场各处调用机器人式钻孔装置100。机动化的底层结构112还可能是完全自主的，并且根据例如来自BIM文件的关于建筑的知识和来自电子测量装置的关于它的位置的认知，在施工现场各处驱动其自身。

图2展示了机械臂110的优选实施例，其特别是六轴机械臂。

在图2所示的实施例中，机械臂110包括基座20(基座端110a)、第一臂段21、第二臂段22、第一腕部23和第二腕部24。如图5所示，钻孔装置122可以连接至第二腕部23上的工具凸缘(可移动端110b)。

基座20可能绕基轴200旋转以使得机械臂110绕水平轴旋转。(所有对“水平”和“垂直”的引用旨在根据支撑结构130和底层结构112的定位被分别理解为“基本水平”和“基本垂直”。)第一臂段21可能通过肩关节201连接至基座20。肩关节201使得第一臂段在箭头A’和A”的方向上能够铰接。第二臂段22可能通过肘关节202连接至第一臂端21。这使得第二臂段22能够在由箭头B和箭头B’、B”表示的方向上移动，从而调节可移动端110b的高度和横向定位。

第一腕部23可能通过第一腕关节203连接至第二臂端22，第一腕关节203允许第一腕部23在由箭头C表示的方向上旋转360°。第二腕部24可能在第二腕关节204处连接至第一腕部23，其中，第二腕关节204允许第二腕部24在由箭头D表示的方向上旋转360°。工具凸缘205可能连接至第二腕部24，并且工具凸缘205可能在由箭头E表示的方向上旋转360°，以便当钻孔装置连接至工具凸缘205时，允许钻孔装置(在图2中未图示)绕另一旋转轴的旋转运动。

在方向C、D和E上的旋转使得钻孔装置122的滚转、偏摆和俯仰能够被控制，同时绕轴200和在方向A和B上的旋转使得在上下、左右和前后方向上的位移能够被控制。

图2所示的结构表示六轴机械臂。然而，可能使用任意数量的轴作为这个结构的替代，从而允许机械臂在多个方向上移动。重要的是机械臂可以在三维空间中并且以受控的方式移动，从而到达天花板或墙壁，然后相对于天花板或墙壁合适地定位钻孔装置112，以在天花板或墙壁中钻孔。为了到达天花板高度，而不是使用落地式安装的机械臂，机械臂110与可以将机械臂110抬升至合适工作高度的底层结构112(如具有图1所示的剪式升降机或马上将要介绍的图4所示的伸缩式升降机)结合使用。

图3a和3b展示了机械臂110和作为支撑结构130的框架的优选实施例。支撑结构130可能包括垂直壁301。在优选的实施例中，机械臂110可能安装至垂直臂301。这使得机械臂110能够到达支撑结构130和提升平台114上方的大致中心的整个区域。有利地，如图3a所示，基座20到垂直壁301的安装使得机器人能够从第一位置(如虚线所示)移动到第二位置(如实线所示)。机器人臂110可以在这些位置之间延伸，使得相比基座20安装在支撑结构130的水平位置的情况，机械臂110可以到达天花板的更大区域。

图3b展示了机械臂110可以绕基轴200旋转的方式。优选地，肘关节202总是与肩关节201保持水平，或比肩关节201更高，使得肘关节202不会与支撑结构130碰撞。

优选地，机械臂110的基座段110a大致定位在提升平台的上表面的中心位置，使得在钻孔过程中通过机械臂110传输的力尽可能远地通过底层结构112的中心传输。这有助于保持高精度的钻孔。

在优选的实施例中，控制单元134可能存放在支撑结构130中，即，保存在支撑结构130中。这将重心保持较低，从而有助于机械臂110在使用时的稳定性。此外，将控制单元134作为支撑结构130的单独部件，能够将重量最小化。机械臂110和支撑结构130的重量理想地保持尽可能低，并且优选地在特定的健康和安全限制内，以便两个工人能够将它们举起到提升平台114的顶部。优选地，控制单元小于23kg，使得一个工人就能够将它放置在支撑结构130中。

视觉系统136可能还相邻地连接至支撑结构130。视觉系统为机器人式钻孔装置100(如图1所示)提供引导，从而关于相对建筑或在施工现场内的参考点设定的一组坐标引导和操作其自身。优选地，但是非限制的，视觉系统136是激光引导系统。

视觉系统136可以与控制单元134一起工作(例如，通过与BIM文件一起工作)以提供依照建筑师的规划的精确的钻孔。因此，视觉系统136避免了在开始钻孔之前工人在建筑的天花板或墙壁上标记所有孔的需要。

优选地，视觉系统136放在与支撑结构130毗邻的位置，并且位于连接由机械臂110的基座20的垂直壁301的相对侧(即，远离机械臂110)。这有助于为天花板124上的投影P提供没有障碍的视场，如图3a所示。

图4展示了另一优选的机器人钻孔装置400，其具有类似于图1所示的机器人钻孔装置400的功能。机械臂110’可能与前面所述的相同；然而，现在的提升机构包括替代了图1所示的剪式升降机的伸缩升降机，该伸缩升降机具有基部401和伸缩部分402。

机械臂110’的基座可能以与图3a中的基座20连接至支撑结构130的垂直壁301大致相同的方式安装至伸缩部分402的一侧的上端。伸缩部分402可能紧密地配接在基部401内，并且可以以受控的方式机动化地垂直伸缩进基部401内。伸缩部分402有效地提供前述实施例的支撑结构130。

伸缩升降机401、402可能设置在可移动基座116’上，以便操作人员在施工现场各处移动设备。如采用图1的布置，基座116’可能是机动化的，使得它能够根据控制单元134’提供的指令或在工人的指导下自主移动。机器人的控制柜可能安装在可移动基座116’和伸缩升降机的底部401之间。

有利地，伸缩升降机401、402可能为机械臂110’提供更多的垂直稳定性，其继而当在天花板或墙壁中钻孔时(优选地，当需要到达长距离时)提供更高精确度。

图5展示了在其可移动端100b安装有钻孔装置122的机械臂110。机械臂110可能具有与图2所述的机械臂相同的属性。然而，在本实施例中，在机械臂110上安装有钻孔装置122的地方设置有减振组件501。在图5所示的例子中，减振装置501还作为钻孔装置122的安装座，并且设置在第二腕部24的工具凸缘205上。

更具体地，如图6所示，安装座501可以连接至第二腕部24的工具凸缘205。第二腕部24可能连接至第一腕部23，如上所述，并且通过第一腕部23连接至第二臂段22和第一臂段21，安装座501可能包括第一腿架603和第二腿架613。第一腿架603可能固定至工具凸缘205使得它可以随着工具凸缘205的旋转而旋转。第一腿架603(工具凸缘接合器)垂直于工具凸缘205的轴延伸。第二腿架613与第一腿架603成直角地延伸，并且沿着第二腕部24的外表面但是与第二腕部24的外表面相间隔地延伸。这使得在工具凸缘205旋转时，第二腿架613能够绕第二腕部24自由运动。

优选地，在安装座中设置有悬挂系统以减少振动的传输。可以设置线性衬套604来沿着一个或多个导杆607(例如，穿过衬套604平行地延伸的多个导杆607)引导一半的悬挂系统，这些导杆607连接至另一半的悬挂系统，并且处于特定的安装板605中。

如图6所示，弹簧606等振动衰减装置可能位于安装板605和线性衬套694之间。优选地，弹簧606为线圈弹簧。然而，还可能使用其他类型的弹簧，如空气弹簧。这提供了半刚性的安装座，其仍然允许沿着导杆607的轴的一些运动以适应振动运动。

虽然已经说明了弹簧位于线性衬套604和安装座605之间，但是弹簧还可能位于，例如，带有合适的桩或板的线性衬套604之间，该桩或板将直移运动传递至弹簧606。

在弹簧606上的预紧力的大小可以通过(例如，位于衬套和每个线圈弹簧之间的)预紧调节螺母调节。这样的预紧调节器将为不同体积的钻孔装置提供调节，并且调整给定的钻孔装置122的振幅。

安装座501可以装配有防尘罩，以根据需要使来自钻孔的粉尘和碎屑远离悬挂系统。

钻孔装置122可能通过绕钻孔装置122的颈部(优选地，利用通常在钻子主体中找到的切断和肩部)延伸的钻子夹具608连接至安装座605。优选地，用螺栓609固定钻子夹具608，螺栓609可能与安装板605的螺纹部分(未图示)接合。

除了连接钻孔装置122，安装板605还能够适应钻孔装置122沿着导杆607的轴的运动。这使得在钻孔过程中(特别是当在混凝土等坚硬材质上进行锤击时)发生的一些振动能够被隔离。

线性位置传感器可以被定位在安装座501上以测量安装板605相对于机械臂的当前位置。传感器读值以及悬挂弹簧606和机械臂关节位置的数学模型将为钻子施加在工件表面的压力和钻孔深度提供细粒度控制。

钻子安装座501使得钻孔装置能够沿着钻子轴相对于机器人工件凸缘205线性移动。运动受到安装的一个或多个弹簧606的限制，使得当没有力施加在装置上时，线性位置将恢复均衡。将施加的力的例子是钻孔装置122的重量、钻孔时的阻力、真空吸力的作用等。装置可能装配有连续监测线性位置的线性位置传感器。线性移动距离受装置的技术特性的限制。由于线性位置受到弹簧606的限制，线性传感器可以用于测量沿着钻子轴的复合力。

系统软件将具有对线性运动传感器值和机器人运行的连续控制。当系统检测到线性位置接近离开均衡的最大允许行程时，系统可以沿着钻子轴移动机器人，以抵消在隔振器中允许的有线允许的线性运动。从钻子安装点的视角看去，这种组合装置将作为行程仅受机械臂110的达到范围限制的线性致动器。

这种设置相对于固定安装具有以下优势：

●线性运动的弹簧阻尼将取消几乎100％的由冲击钻112产生的沿着钻子轴的振动。这是由于弹簧阻力仅依赖于位置而不是速度。这将导致机械臂更少的磨损，并且允许使用更低刚度、更便宜的、更轻的机械臂。

●几乎不存在由于沿着钻子轴的过度力导致的钻子堵塞或机械臂故障的风险。

●对于沿着钻子轴作用在天花板上的力有更好的控制：

○当使用真空吸力钻孔时，工具凸缘205将沿着钻子轴几乎与钻子断开连接，而系统将能够控制机械臂使得线性运动总是处于或接近它的均衡。这允许使用施加的真空力来控制钻子凿入力。可以使用公知的控制算法，如PID，计算沿着钻子轴的机械臂运动。

●因为弹簧的动力是公知的，因此沿着线性轴的位置可以用作足够精度的力传感器，并且可以根据在装置中使用的弹簧的特性从要施加力的位置容易地计算沿着线性轴的位置。测量的分辨率是线性运动的允许行程长度与线性运动传感器的精度的乘积。

●线性传感的位置和机械臂沿着钻子轴的位置可以结合用于记录钻子作业随时间的进展。图表分析将为系统提供有价值的信息，例如：

○验证正确的钻子凿入进程。在曲线的开始处应当观测到一个步骤。当真空源被激活并且罩的上密封接合工件时，引起该步骤。这导致钻孔装置立刻凭借真空从停留在底部导杆弹簧的下方位置被向上拉，与工件接触。在初始步骤之后，当钻孔转置上电并且以恒定速度凿入工件时，在位置对时间的图表中观测到直线。

○钻子凿入速度突然改变为低速，或者完全停止。这意味着钻头已经碰撞到比混凝土更硬的东西(如金属)，或者钻头损坏。这使得在位置对时间的图表中出现梯度下降。

○钻子凿入速度突然增加。这意味着被凿的材料是更软的，或者不存在更多的材料。这将在钻子碰撞气袋、塑料管等时采用。这使得在位置对时间的图表中出现梯度上升。

图7a展示了用于与本发明一起使用的优选的罩。发明人已经发现的一个明显优势是：这样的罩与真空源一起使用不仅可以减少在钻孔时扩散到周围环境中的粉尘和碎屑的量，而且还可以有助于在机械臂将钻孔装置122提升至天花板124时经受的负荷。这可能减少20N或更多，优选地，35N或更多，更优选地，50N或更多。它可能甚至能够施加100-200N之间的推力以复制机械臂在混凝土等坚硬材料中钻孔通常所需的力的程度。

在天花板124中钻孔的情况下，这具有特殊意义，因为在冲击钻入混凝土等坚硬材料的过程中经历的振动连同钻孔装置122的典型负荷可能对接近最大负荷工作的重量轻的机械臂是有害的。即使振动不会物理损害机器人，但是它们可能引起机器人停止，作为一种应急响应。然而，通过采用将罩连接至真空源，真空源将通过吸力迫使钻孔装置122向上，减少了机械臂110上的有效负载，并且也减少了振动在机器人关节上的有害作用和机器人故障的可能性。增加适于将任意振动进一步最小化或隔离的安装座501，机器人式钻孔组件100的寿命和健壮性可以明显增强。此外，粉尘和碎屑被收集，通过振动产生的噪声被明显减少。这使得优选的机器人式钻孔装置100特别适合于用在进行修缮或改造的已占用建筑中，例如，在人们仍然居住同时进行工作的公寓楼或酒店中。

图7a的罩可以与上述和如图1-6中所示的任意一个实施例一起使用。由罩70产生的吸力极大地减小了施加在机器人式钻孔装置100上的压力，特别是当机械臂110在它的到达最大限度处工作时。

图7a展示了与减振组件一起使用的优选的罩结构布置70的截面图。罩70包括适配在钻孔装置122的顶部上方的罩主体700。罩主体700具有钻头密封件703，钻头密封件703在钻孔装置122的卡盘向内收缩，留下将钻头704引入卡盘(未图示)的间隙。钻头密封件703作用在钻头上，当钻头被引入时，钻头密封件703紧密地贴在钻头704上。钻头密封件703可能由具有一定柔韧度的橡胶等材料形成，使得可以围绕任何尺寸的钻头704形成密封。作为密封件的钻头密封件703不会阻碍钻头704的运动。

波纹管706从罩70向上延伸以形成罩70的上部。在波纹管706内定义了用于收集来自钻孔的粉尘和碎屑的主真空腔705。钻头密封件703封闭主真空腔705的底部，使得在主真空腔705内能够产生真空。(本文中提及的“真空”旨在表明压力相比大气压力更低的区域；不需要在这些部分中的任意部分产生深度的真空，只要压力降低得足以充分地清楚碎屑，并减少由机械臂承载的重量。)

真空端口702设置为通过，例如，使用真空管138连接至真空源132。真空连接器720将真空端口702连接至罩70的主真空腔705。波纹管706围绕钻头704延伸至钻头704的整个长度。真空连接器720和罩70的外表面为从主真空腔705到真空端口702的流体流动提供通道756。

通道756的表面可能形成有倾斜表面701，倾斜表面701延伸作为罩主体700的顶部的上表面的突起，并且在向下的和下游的方向上朝着真空连接器720倾斜。当钻孔装置在天花板124中钻孔时，倾斜表面701有利地帮助粉尘和碎屑朝着真空端口702落下。在天花板中钻孔的使用中，真空端口702定位在罩主体700的上部703的下方，以便保持真空管138不挡住罩主体700的侧面。

位于波纹管706的顶部的上密封件707布置为密封要钻孔的天花板(或墙壁)。优选地，上密封件707由材料制成，并且配置为使得它在波纹管706和天花板(或墙壁)之间容易形成真空密封。

波纹管配置为使得上密封件707位于钻头704上方，使得在钻头接触天花板124之前在可以主真空腔705内建立真空。波纹管706在钻孔方向上——即沿着钻头704的纵轴是可压缩的。它们可能布置为在需要与工作面成一定角度而不是垂直于工作面钻孔的倾斜方向上也允许压缩。

防尘罩708位于上密封件707和波纹管706之间，并且垂直于钻孔方向延伸。它的目的在于减少在使用罩钻孔时可能在天花板(或墙壁)上产生的粉尘痕迹。工人在使用适配的罩对天花板进行钻孔时通常更喜欢将真空罩拉回一些再进行钻孔，将真空罩用作收集粉尘的杯子，而无需产生真空腔，以避免留下痕迹。因此为了事后无需清除粉尘痕迹，他们有意地牺牲真空带来的正面效果。

在防尘罩708中形成的间隙y允许钻头704自由移动穿过防尘罩708。在防尘罩708中还设置由开口709来维持防尘罩708上方和下方的压力平衡。开口709将允许粉尘和碎屑落入主真空腔705中，并且通过真空端口702排出。为了帮助朝向真空端口702移动粉尘和碎屑，可能在波纹管706中设置一个或多个泄漏孔711。这样的泄漏孔711允许一些气流进入主真空腔705中，以朝着真空端口702拖拽粉尘和碎屑，气流通过真空端口702进入真空源(未图示)。

在真空连接器720中可选择地设置排放阀710。在真空太强而难以维持钻孔装置的功能的时候，排放阀710可能打开以吸入更多的空气来减少在主真空腔705内的真空。因此，排放阀710在主真空腔705内提供受控的环境，使得钻孔装置122可以正确运行。

罩70存在一些协同作用产生的增效，它不仅通过真空源132收集粉尘和碎屑，而且还通过减小机械臂上的有效负载和传输的振动的量减小了机械臂110发生故障或损坏的风险。在通过使用结合图6所述的悬挂系统隔离钻孔装置122的振动运动时尤其如此。

图7b展示了罩70的替代实施例，其中，波纹管706已经用由刚性上接合部761和刚性下接合部762组成的伸缩体替代，上接合部761和下接合部762以将真空保持在主真空腔705的方式安装在一起。如图所示，上接合部761可能是双层壁的，以便更好地使粉尘远离上接合部761和下接合部762的相互作用的表面。

本实施例与前述实施例的区别首先在于不需要线性悬挂系统。替代地，上接合部761通过固定安装座763直接与工件凸缘205和工具凸缘接合器连接。

在主腔705中的真空的工作方式与前述实施例相同，产生吸力将连接至钻子122的下接合部762压在工件上。然而，只要上接合部761和下接合部762之间的摩擦力是最小的，那么由驱动刀头704进入工件所产生的任何振动都将不会被传输至上接合部761。位移限制器764抑制下接合部762从上接合部761上分离。

回位弹簧765包括在工具凸缘接合器安装至伸缩式的实施例的下部的情况中。回位弹簧足以压迫上接合部761远离下接合部762以形成充分延伸的主真空腔705，同时上接合部761没有与工件连接。在启用真空的情况下，随着在工件中钻出孔，回位弹簧765不会抑制伸缩式的主真空腔的折叠。

本实施例的区别还在于，顶唇707还包括高低不平的螺柱，这些螺柱通过侧向摩擦而不只是轴向作用的吸力牢固地夹紧工件。工具凸缘连同刚性壁的上接合部761和固定的安装座763，这个替代实施例像地面到天花板千斤顶一样工作，因为它允许从工件到机械臂110、支撑结构130、底层结构116，一直到底层结构116的下方表面的刚性连接。机械臂110可以发挥所有它可以获得的力来稳固地支撑上部抵靠工件，增加准确性，并类似优选的实施例减轻对机械臂110的磨损。通过形成到工件的解释的刚性连接，替代实施例还将在垂直于钻子轴的轴上减少传输至机械臂的振动。

图8a和8b展示了机器人式钻孔装置的各部件如何相互作用的流程图。

优选的机器人式钻孔装置100包括计算装置801，例如，平板电脑或智能手机，其能够与Wi-Fi路由器802通信。Wi-Fi路由器802可以与机器人服务器803通信，机器人服务器803与机器人控制器804连接。机器人控制器804能够控制钻孔装置805、机械臂806、真空807和线激光器装置808。机器人服务器803从连接至激光全站仪810的全站仪接口809，以及视觉系统811接收进一步输入。机器人服务器803还接收来自惯性测量单元(IMU)812的数据，如图8b的类似布置所示。这将在下面进行详细讨论。

可能使用笔记本电脑、平板电脑或智能手机等计算装置801以便与机器人服务器803通信。通信可能通过有线连接，但是优选地通过无线连接，例如Wi-Fi，通过互联网连接、蓝牙连接或射频传输。

机器人服务器803能够计算机器人式钻孔装置100和它的钻孔装置122的准确位置，并且可以保持对所有机器人钻孔装置的运动的跟踪。它可以通过计算装置801向操作人员反馈它的当前位置的状态。

可能根据来自激光全站仪810和视觉系统811(优选地位于机器人式钻孔装置100上)的输入计算当前位置。激光全站仪810可能设置在施工现场地面(或墙壁)上的机器人式钻孔装置100的附近，靠近要进行钻孔的地方。

在效率优先的一些情况下，惯性测量装置(IMU)812可以传送如偏摆和行进的距离等位置和方位数据至机器人服务器803。例如，在如吊顶等精确性较不重要的情况下，IMU812获得测量数据的速度(其可以比全站仪测量数据快得多，尤其在使用多个棱镜测量偏摆和距离的时候)可以加快钻孔作业。IMU 812可以单独使用或者与全站仪810结合使用，从而例如，校正陀螺漂移。

机器人服务器803可以接收BIM文件以便提供建筑及其必需品的虚拟模型。这个信息可以用于引导机械臂806和钻孔装置805的运动。机器人服务器803可能包括USB端口或类似的输入端口从USB设备或其他存储装置接收BIM文件。机器人服务器803可能还通过互联网连接，例如，通过路由器802，从在线服务器接收BIM文件。在例如，BIM文件或BIM文件的相关部分已经下载到操作人员使用的计算装置801(例如，已经被带到工地办公室并且下载有用于给定施工项目的文件的操作人员的平板电脑)的情况下，机器人服务器803还可以从操作人员使用的计算装置801接收BIM文件。

对于较小的区域，可能不需要激光全站仪810。对于这样的任务，可能不需要机器人式钻孔装置来确定它的全球定位，而通过它的视觉系统811知道本地位置和方位可能就够了。在天花板124或墙壁126上可能设置有(来自线激光器808的)激光线，作为视觉系统811的参考线。可能使用一对激光线来产生在视觉系统811的视场内的激光。

在例如操作人员的平板电脑801上的控制软件或应用可以同时支持这些模式的运行(即，机器人服务器知道它的全球定位或仅本地位置)。它可以允许操作人员在全站仪模式、仅激光线模式或单孔模式(其在例如操作人员挑出在图案中缺少的孔的情况下是很有用的)之间选择。接着，操作人员可以简单地瞄准激光指示器来标记在视觉系统811的视场内的要钻的单个孔的位置。

计算装置801，例如，操作人员操作的平板电脑或智能手机，优选地是独立操作的部件。它优选地通过无线方式与机器人式钻孔装置100的剩余部分通信，以允许在机器人式钻孔装置100进行钻孔的过程中操作人员不介入。

机器人控制器804还控制内部继电器向视觉系统811使用的线激光器808供电。机器人控制器804还可以控制对钻孔装置805和真空807的供电。

Wi-Fi/路由器802、全站仪接口809、机器人服务器803、视觉系统811、机器人控制器804、线激光器808、钻孔装置805、机械臂806和真空807全都可以彼此靠近地安置，例如，作为安装在底层结构112上的部件的组件。只需要一根电源线，电源可以在内部提供给所有这些部件。

如上所述，机器人式钻孔装置100可能访问和检索BIM文件以使得其能够确定将钻孔装置122定位在哪，以便在天花板124或墙壁126中钻规定图案的孔。通过参考BIM文件，机器人式钻孔装置100可以根据建筑师的规划钻孔，无需工人估量所有的孔。BIM文件可能包括不仅描述了孔在天花板124或墙壁126中的位置，而且描述了孔相对于给定参考点的深度和角度的信息。

机器人控制器804还可能能够从库文件中查找在BIM文件中指定的给定部件的孔尺寸、孔位置和孔方位。库文件可能保存在通过路由器802访问的远程服务器中。库文件可能由制造商提供，或者可以是一系列通常指定的固定装置的孔要求的数据库。

根据在BIM文件中的信息，机器人控制器804还可能能够根据孔尺寸或特定的楼层或房间，对工作计划进行分类和归并。机器人控制器804还可以计算机器人式钻孔装置应当定位的最佳位置，以执行工作计划和机械臂要提升的最佳高度，从而将位置和高度改变的次数最小化。可以通过计算装置801上的显示器向操作人员传达机器人式钻孔装置100接着要移动到何处的细节，以实现最佳生产力。

因此，在优选的实施例中，所有操作人员可能需要的都设置在机器人式钻孔装置100中，然后激活。接着，机器人式钻孔装置100可以自主在天花板或墙壁中钻多孔图案，并且用塞子或颜色编码完成这些孔，以便各技工走进来和安装器具和部件。

颜色编码可能包括沉积在所钻的孔中或周围的涂料、墨水、颜料或其他有色物。有色物可能用水或其他溶剂清楚以避免标记被看到或影响其他涂料饰面。颜色编码还可能包括表明各种孔的贴纸或其他标签或标记。

用于所钻的孔的塞子可以具有通常表明塞子/孔的尺寸的一系列颜色是已知的。在本发明中，塞子可能被颜色编码以表明它们是专门用于哪些特定配件的，或者表明孔是为哪些特定行业准备的，可能细分为：例如，一种颜色表示照明、一种颜色表示电源、一种颜色表示数据线、一种颜色表示安防系统、一种颜色表示安全系统等。塞子可能用其他方式标记而不是颜色，例如，采用形状或代码。这样标记的塞子的优势在于：配件(或其他安装的部件)覆盖在它们上方，因此在完工的建筑中标记是不可见的。

在用于特定的配件或特定行业的孔已经列在BIM文件中的情况下，当装修建筑时，根据包含在BIM文件中的信息，可能有发光装置照亮用于特定的配件或行业的孔。所钻的孔可以用于为这样的映射设定坐标。

替代物理标记，施工工人可能具有视觉辅助装置来观察由BIM文件(例如，由已经确定了孔的位置的机器人服务器生成的丰富的电子文件，其中，如果所钻的孔不存在，那么它们将被加入到BIM文件中)产生的并且覆盖在房间图像上的虚拟标记。例如，虚拟标记可以显示在平板电脑或智能手机等便携式电子装置上，用作对房间的拍摄图像的覆盖，或者用作通过电子眼镜的视图的覆盖。

一般而言，在施工现场上发现的所有可移动提升平台都要被设计为足够窄，从而能够适合从标准的门道通过。机械臂110应当具有尽可能大的到达范围同时保持较轻的重量是合适的。在实践中，这意味着它的达到将在剪式升降机的平台区域之外。虽然剪式升降机在垂直方向上足够牢固，然而当位于工作平台上的质量向侧边转移时，尤其是在重量移到平台区域的外部时，这些剪式升降机缺乏一些刚性。在对平台区域外进行钻孔时，这种刚性的缺乏可以导致精确性的下降。

图9a展示了在机械臂110在完全到达状态下对天花板124进行钻孔，在图9a所示的情况下为到达底册结构116的右边。在混凝土中钻孔需要约100-200N的向上的力。这导致在开始钻孔前，来自右边的弯曲动量的增大。这将导致钻头横向移动(在图9b中的L)，并且钻头的角度由于工作平台的角度改变而改变(图9b中的角θ)。这将容易造成钻头704跳跃，并因而错过它的指定位置，或者在没有对表面的钻孔和孔的产生进行管理的情况下，钻头有可能堵塞。

这里的问题在于，在刚开始钻孔时，钻孔力通常最大(取决于钻头)。这可以通过旋转锤如何工作进行解释。要让锤部件启动，需要一定阈值的力。然而，在启动后需要维持击打的力略低于初始的峰值力。这种效果是即使平台已经设法经受了孔的开孔，平台也将摆回更靠近它的空挡位置的位置。如果钻头已经明显地进入工件，那么这可以容易引起堵塞。可选择地，由于来自孔壁的更大摩擦力，继续钻孔所需的力再次增加，因此它不会堵塞。施加更大的马力，将再次开始循环。没有观察到减振器或抵抗振动的更刚性的结构，这使得机器人进入安全关闭模式，致使其无法使用。

可移动机器人式钻孔装置的一个重要特征是它的精确性。设置了固有地具有有限精确度的可移动和提升底层结构和高精确度的机械臂的组合来实现所需的移动(特别在高度上)和精确度(优选的，在1mm内)范围。并且，在接合钻子122、704之前，通过视觉系统811和/或激光系统808、810和/或惯性测量单元812可以补偿质量偏移导致的任何弯曲，因此，精确度总体上没有降低。使用剪式升降机等提升底层结构112的一个方面是当机械臂延伸至一侧时难以预测弯曲力矩导致的摇摆量。惯性测量单元812可以用于测量摇摆量，并且确定补偿来减少不精确性。与真空罩70结合，它还确保所钻的孔的正确定位。

虽然剪式升降机是较重的设备，以使得当它弯曲延伸同时在工作平台114上支撑至少一个人时不会倒塌，但是仍存在机械臂110的重量尽可能轻的需求。当机械臂的重心在平台的占地面积之外时，例如，当机械臂完全伸展，有倒塌的危险。虽然重的机械臂可以减少振动造成的潜在问题，但是在完成安装后将会太笨重而难以在实践中应用。因此，需要工作的同时仍然采用较轻重量的机械臂的设置。

关于振动，应当注意的是，振动可以分为两种类型。一种是有钻孔装置122引起的直接振动。这是高频率、低振幅振动，其引起“手臂振动综合征”(HAVS，其被认为是工业条件(源自：hse.gov.uk))也是众所周知的。虽热机械臂持有振动工具消除工人受伤的风险，但是振动可能仍然会给机器人带来问题。还请记住，机器人是高精度系统，对外部变形很敏感，在振动工具和机械臂之间需要减振装置。

单凭减振器不会消除钻入工件需要的力。虽然消除瞬态/峰值，但是钻头穿入工件仍然需要明显的力。这个力在合力(钻孔力和带有钻孔装置的机械臂的重力)工作在平台的占地面积之外时对提升的平台产生弯曲动量。这种弯曲动量潜在的是危险的，并且引起平台倒塌。

增加真空装置(罩和真空装置132)将钻孔力包含在封闭环境中，在这种情况下，通过产生真空力来对抗钻孔力。然后，作用于使平台弯曲的力仅是机械臂110的重量和位置产生的常力。

人们还可以看到，真空力不仅对抗钻孔力，还对抗机械臂的重量。然而，这个效果在实践中不大，因为机器人的重量不会被抵消，而钻孔装置要被移入合适的位置，因为它需要到工件的牢固流体连接。可以通过使用重量轻的机械臂减少这种弯曲动量和倒塌风险。然而，根据物理定律，重量越轻的机械臂，受工具振动的影响越大，使得使用减振器实现的有益效果更明显。

在这种平衡中还有最后一点细节需要注意。应用像是机器人的高精度系统的理由是实现高精确度。引入本文所述的减振器将至少在钻孔方向上减少精确度。然而，总体上看，振动减少和阻尼系统提高了机器人运行的健壮性，增加了机器人的寿命。

图10a到10c说明了带有替代的优选的防尘装置708的罩70。图10a为罩的透视图。图10b为轴向截面图，图10c为从底部往上看的防尘装置的示意图。

在本实施例，泄露孔711可以位于垂直的防尘装置叶片781的上方，促进受控的空气流清除粉尘。垂直叶片781像涡轮叶片一样是倾斜的和弯曲的，有助于在空气中形成涡流以在正常工作过程中帮助引导旋转的钻头704产生的粉尘吸入主真空腔705中。离心力将朝向涡流的外部移动粉尘等较重的颗粒。波纹管706的壁形成为从天花板124(或墙壁126)指向外的螺旋形，以将惯性用作优势，将粉尘转向真空端口702。初步测试(2015年8月)已经显示防尘装置可以减少天花板粉尘痕迹到痕迹不可见的程度，除非天花板距离底面的高度比正常情况矮。

防尘装置708的突起的中心圆柱部件783的尖端782由容易压缩的软材料制成，其能够与工件124、126接触，而不会妨碍接触或者上密封件707和工件124、126之间的密封的降低。

钻子安装装置允许钻子沿着转子轴相对于机器人工具凸缘线性移动。这种移动受安装的一个或多个弹簧的限制，使得当没有力施加在装置上时，线性位置将恢复均衡。将施加的力的例子是钻子的重量、钻孔时的阻力、真空吸力的作用等。装置可能装配有连续监测线性位置的线性位置传感器。线性移动距离受装置的技术特性的限制。由于线性位置受到弹簧的限制，线性传感器可以用于测量沿着钻子轴的复合力。

图11为当设置要钻在BIM文件中计划的一组孔时，钻孔装置100采用的示例过程步骤。在图的左手边的矩形框1100内的步骤可以在任何地方执行，例如，在规划或施工现场办公室中。在图的右手边的步骤将在物理施工现场执行。

在步骤1101中，访问BIM文件。BIM文件可能存储在云服务器上，或者存储在本地计算机上，例如，计算机硬盘或便携式存储设备，如优盘等。在步骤1102，可能过滤BIM文件以提取钻孔装置100所需的参数。例如，可能过滤BIM文件从而只选择需要钻孔的对象。可以从BIM文件中提取孔的参数，例如，可以提取每个孔的坐标、深度、内径、修整等。

在步骤1102中，可能进行查找特定产品的钻孔信息的步骤。例如，BIM文件可能包括计算机系统可以查找的识别产品的代码，或者可能提供带有产品尺寸的网站的超链接等。执行这些查找操作的计算机系统可能是图8a或8b中的机器人服务器803，或者可能是能够与机器人通信的远程服务器。它可能是保存BIM文件副本的相同的计算机系统。

在确定了孔的参数后，在步骤1103，计算机系统可以选择描述一组要钻的孔的原点或坐标系的方位。

接着，计算机系统(其可能是远程服务其或可能是机器人服务器)根据(过滤的)BIM信息产生要钻的孔的坐标值文件。

在步骤1104，在工地外产生带有孔的坐标值和其他说明的文件的情况下，该文件接着被发送至机器人服务器803，在步骤1109中，该文件与工作计划合并在机器人服务器803中。

步骤1101-1104可能发生在外部计算机系统，该外部计算机系统可能是，例如，建筑师的服务器、规划或施工现场办公室的计算机系统、或者负载机器人式钻孔装置100的公司的计算机系统。在一个例子中，这些步骤由笔记本电脑或平板电脑的处理器进行，并且在步骤1104，通过Wi-Fi或蓝牙类型的通信将信息传输至机器人服务器。在另一个例子中，机器人服务器803可能能够在操作人员在例如笔记本电脑或平板电脑上使用的接口的控制下执行步骤1101到1104中的一个或多个，或者全部。

在施工现场，全站仪819位于建筑内(步骤1105)。全站仪810的实际位置并不重要，只要它放置在到天花板或墙壁的瞄准线能够工作即可。

这里需要注意的一点是，虽然操作人员在进行现场勘测时通常将不得不测量全站仪810的位置。但是他/她可以不需要这样做，因此节省了一些时间(在下面要讨论的后续步骤1108中，当将向钻孔装置100绘制虚拟钻孔线时，间接完成全站仪810的测量)。

接着，在步骤1106，操作人员将测量钻子参考线的起始点。这通常可能是在一排照明固定装置中的第一个照明固定装置的中心。在房间中，经常由几排固定装置彼此平行地排列。按照与手动钻孔时进行的相同的方式，通过找到薄壁、转角等特征，将在真实世界中找到绘制的起始点。通过在天花板(或墙壁)上做标记，可以将起始点在真实世界中本地化。

接着，在步骤1104，操作人员将通过例如，将这排照明固定装置中的下一个点本地化，并且将其以相同的方式标记，从而测量钻孔参考线的结束点。

可能在起始点固定反射棱镜。使用机器人软件接口，可以通过全站仪810测量该位置。该位置可能自动存储在机器人服务器中，并且优选地给出在BIM文件坐标系中相同的原点(0，0)。接着，可以沿着钻孔参考线移动反射棱镜至标记在天花板上的结束点，由全站仪810测量位置，并存储在机器人服务器中。可能使用BIM文件相同的原点(例如，(X，0)，其中，X是沿着BIM坐标系的抽象x轴的距离)存储终点的位置。

现在这两个点已经同时绘制了原点(0，0)和方位，因为标绘出的一个轴的方向与正交坐标系给定的另一个轴正交。这还隐含地测量了全站仪810相对于虚拟钻孔线的相对位置，该虚拟钻孔线接着可以用作工作区域中的所有孔的参考。

在步骤1108，钻孔装置100的位置，特别是带有机械臂的机器人的位置，是相对全站仪810坐标系(全站仪坐标系)测量的，因此它用BIM坐标系映射。

还需要测量钻孔装置100的相对方位，这可以得到下面将描述的几种方式的支持。

操作人员可以使可视激光线与钻孔线平行。通过这种方式，机器人的视觉系统811可以注意到这条线，并且机器人服务器将自动计算钻孔装置100相对于钻孔线的相对旋转。这种方法的优点在于它可以节省时间，因为在机器人上只需要一个反射棱镜。接着，全站仪810不需要测量一个棱镜，接着找到下一个并且再次进行测量。平行的激光线可以在机器人的视觉系统811的可视区域内移动也是通用的，例如，在机器人需要放置在钻孔线的一侧以致实际的钻孔线在视觉系统811中将是不可见的情况下。

因此，线激光器可以放置为使得它完全平行于钻孔线。操作人员可以预先标记平行于钻孔线的一组点。这些点应当间隔放置，使得操作人员从任何位置都可以找到至少两个点，从而将它们用于对准激光。可以在机器人进行钻孔的同时完成激光的对准，因此不会导致钻孔时间的增加。这种方法的可能缺点在于它依赖人放置可视激光线，这可能导致不精确的放置，从而导致不精确的钻孔。然而，这种不精确仅限于机器人的当前位置，不会顺着钻孔线往下积累。

另一种方法是在机器人上使用两个或三个反射棱镜，例如，在机器人的每侧(左/右)均放置其中一个反射棱镜。从全站仪810到每个棱镜的距离均用于计算机器人相对于钻孔线的旋转。这种方法的优点在于可以避免人为误差/不精确，并且所有孔在全站仪810测量系统的限制内具有受保证的精确度。然而，由于在机器人已经到达它的钻孔位置并且静止之后，全站仪810需要测量这两个棱镜的位置，因此这是更耗时的。虽然可以或多或少地瞬时测量一个棱镜，但是全站仪810将需要横跨或转向下一个棱镜以进行另一测量。

另一种方式是利用三维空间传感器(例如，在惯性测量单元中的三轴加速计、三轴磁力计的组合)，或者更高质量的陀螺仪(例如，6或9自由度的陀螺仪或IMU)来测量机器人的偏摆/旋转。在初始位置仍然需要平行线或双棱镜测量为陀螺仪设定参考点。采用给定的、已知的陀螺仪/传感器漂移和已经的精确度，可以计算IMU 812多久需要被校准。

对于一些钻孔工作，如吊顶钻孔，每个孔的精确度不需要与例如，电气技术安装，如固定装置，一样精确。因此，使用太精确的测量过程可能不必要地增加钻孔时间，降低钻孔装置100的效率。

陀螺仪/IMU 812可以瞬时地向机器人服务器803提供数据，因此不会在钻孔装置100停止和钻孔可以开始之间产生延迟。

在这些布置中，设置在机器人上的视觉系统811可能用于找到并且测量天花板相对于机器人的平面。它还可以测量机器人和天花板之间的距离。这种额外的信息可以帮助机器人准确地知道如何移动机械臂110，以及向室内定位系统提供钻孔装置100的毫米级精度。视觉系统811可以包括扫描器，用于例如，识别已经安装在天花板中的部件的位置和物理边界，或者适应设计为不是平的天花板。

在步骤1109，已经接收到带有钻孔坐标的文件(来自步骤1104的CSV文件)的机器人服务器803产生机械臂从它的当前位置可以到达的钻孔的工作列表。

现在可以将要钻的孔的坐标(包括每个孔的深度)从BIM坐标系映射至激光全站仪坐标系的真实位置。还可以从步骤1108知道钻孔装置100的位置。可以通过安装在机械臂110的基座(棱镜位置和机械臂的基座之间具有固定的、已知的关系)或装置的其他部分的反射棱镜方便地测量钻孔装置100的位置。

作为步骤1109的一部分，操作人员通常将在这个工作列表阶段参与进来，工作列表将显示在例如，显示屏上，操作人员有机会重写或重排某些钻孔作业。假定在工作列表中每项都是正确的，那么机器人服务器通过使机械臂在步骤1110对BIM文件中规划的一组孔进行钻孔，执行工作列表。

一旦在步骤1110中的这组孔已经根据BIM文件的指令钻孔和制备完成，钻孔装置100可能被重新定位，并且从步骤1108开始重复执行。因此，在步骤1108重新测量钻孔装置100的位置，在步骤1109为新的位置创建新的工作列表，在步骤1110根据BIM文件进行新的一组孔的钻孔和制备。

可能重复这些步骤直到建筑的特定部分中的全部孔，或者根据特定工作计划的全部孔，已经根据BIM文件的指令钻孔和制备完成。

已经遇到的一个问题是如何补偿钻孔装置100中的摇摆。当提升的负载的重心转移时，例如，机械臂110延伸至遥远的孔，安装有机械臂110的任意提升机构都有可能经历摇摆。常规的剪式升降机可能受其影响，特别是关节磨损，并且根据升降机提升的多高，摇摆的量可能增大。在机械臂的关节中还可能存在一些运动，然而这相比于提升机构是可以忽略不计的。

在提升机构中的几度作用的摇摆可以移动钻头的位置几毫米，所钻的孔在收尾会略微偏离预期的钻孔点。此外，钻头以陡峭的角度而不是直角与天花板接合，钻头的颤动和偏移将为钻孔作业造成困难。如果摇摆是明显的，那么孔会被扩宽至用于该孔的紧固塞子将不会紧密配合，当较重的装置安装至天花板时，存在塞子可能变松，安装的装置可能掉落的风险。在另一方面，如果可以避免摇摆，那么将减少钻头堵塞的可能性，导致更干净、更圆的孔，其忠实于预期的尺寸。

为了解决这个摇摆问题，9自由度或6自由度的空间传感器(其可以与上述用于测量钻孔装置100相对于参考线的方位的传感器相同)可以安装在机器人上以测量当机械臂延伸并且钻孔开始前机器人在运行之前和运动之后的位置，以确定是否存在摇摆，并相应地补偿钻子的位移和/或旋转。

另一种方法将监测或记录在钻孔过程中来自这样的传感器的数据。这将使得系统能够教给自己在钻孔过程中正常发生了什么，以便定制特定钻孔装置100的补偿量和在钻孔过程中遇到的力。然而，由于全站仪810和棱镜之间和视觉系统811和天花板之间的视线的限制，可能难以跟踪钻孔操作过程中的摇摆/偏斜。记录的数据可以用于补偿的由在钻孔过程中施加的力的增大导致的额外摇摆/偏斜的因素。

另一种方法可能使用安装靠近机械臂的可移动端的棱镜，使得在开始钻孔前可以确定钻子122的确切的位置。反馈系统可以用于告诉机器人服务器803由摇摆造成的钻头的位移何时已经超过特定阈值，接着，机器人服务器803可以用何时的位移或旋转补偿钻子120。

图12说明了可以与钻孔装置100一起使用的一组伺服控制引导激光器。

视觉系统811使用引导激光器在天花板上投射(两条)线。这些线用于计算天花板相对于机器人的距离和角度(倾斜和滚转)等特定参数。来自施工现场的经验已经知道处于设定角度的引导激光器会产生问题。然而，通过将引导激光器安装至能够从机器人服务器803控制的伺服器，这种引导激光器可以设定为在机器人的视觉系统摄像机的视场内的任何地方投射线。当例如沿着光束，特别是从主天花板向下突出的窄光束钻孔时，这是非常有帮助的。固定的引导激光器通常太宽而难以注意到这样的光束，因此视觉系统可能完全不会看到该光束，产生机器人可能与该光束冲突的状况。

因此，如图12所示，视觉系统811可能包括分别发射光束1203和204的第一引导激光器1201和第二引导激光器1202。每个引导激光器1201、1202均安装在伺服器上以在如图所示的窄的设置和宽的设置之间改变光束的角度。

图13为机械臂上的钻子的真空附件的透视图。目前可用的真空附件直接连接至钻子，并且它们必须明确地匹配钻子的壳体形状。根据这种发展，真空套管1301可以通过钻子夹具连接至机械臂。这允许更换钻子而不必更换真空管套。它还允许将钻子上的卡盘从SDS改变至常规卡盘，而不必更换管套。当对物体或墙壁钻孔时，它还允许真空设备移动至一侧，使得钻孔作业继续进行而不必重新定位整个钻孔装置100。真空设备可能包括快速释放连接器1302，从而方便真空系统的连接和断开。

图14a为可以安装在棱镜的顶部上方的示例棱镜帽1401的透视图，该棱镜安装在于全站测量系统一起使用的钻孔装置100上。图14b为棱镜帽1401的侧视图。已经遇到的一个问题是，通常具有在螺纹尖锋中向下突出的顶部的标准棱镜的形状，当机器人移动来回穿过它以进行钻孔时，可能存在绊住穿过的电缆的麻烦。所示的棱镜帽1401能够覆盖螺纹尖锋，使得电缆不太可能被绊住。

棱镜帽1401还执行进一步的操作。已经识别的一个问题是当测量钻孔线时全站仪可以轻易锁定错误的棱镜。当棱镜安装在钻孔装置100上，而棱镜帽1401固定在棱镜的顶部时，操作人员可以轻易地将其翻过来将该棱镜从全站仪的视场屏蔽。随着该棱镜在视线之外，全站仪将锁定用于标记钻孔线的正确的棱镜。

因此，从一个方面的视角看，棱镜帽包括：具有周界1402a的顶部表面1402、设置在顶部表面1402下方配置为安装至棱镜的螺纹孔1403、以及从顶部表面的周界延伸的屏蔽部分1404，屏蔽部分配置为屏蔽顶部表面下方棱镜将位于的区域，屏蔽部分围绕周界延伸的角距离对应顶部表面的周界1402a的约90°和270°之间。优选地，它延伸超过100°并且小于150°(例如，它可能延伸120°)。棱镜帽1401可能由塑料或其他合适的不透明材料塑造。优选地，顶部表面1402是圆形的，屏蔽部分1404形成从顶部表面1402下垂的圆柱形壁的一部分，但是其他形状也是同样有可能的。

Claims (47)

1.一种机器人式钻孔装置，其适于在施工现场上的天花板和墙壁中钻孔，所述装置包括安装至底层结构的机械臂，所述底层结构包括布置为将所述机械臂提升至工作位置的提升机构，其中，所述机械臂具有基座端和可移动端，所述基座端安装至所述提升机构的上表面，所述可移动端能够在三维空间中相对于所述基座端移动，其中，所述机器人式钻孔装置还包括设置在所述可移动端上并且用于握持钻孔装置的安装座，以及用于控制所述机械臂的运行的控制单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述提升机构包括剪式千斤顶提升平台。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述提升机构包括伸缩式升降机。

4.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机械臂和用于所述机械臂的任何支撑结构的重量小于43kg，并且优选地，各自的重量均小于23kg。

5.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机械臂的所述基座端包括肩关节，所述肩关节安装至一垂直面，并且在侧面方向上从所述垂直面延伸。

6.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述控制单元还配置为控制所述底层结构的所述提升机构和/或所述底层结构的运动。

7.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机械臂具有多个关节，这些关节可以在约六个自由度上操纵所述机械臂的所述可移动端。

8.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述机器人式钻孔装置包括钻孔装置和罩，所述钻孔装置配接至所述安装座，所述罩连接至所述钻孔装置并且连接至真空装置，以在围绕所述钻孔装置的钻头的区域提供吸力。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述罩布置为延伸超过所述钻头的钻尖。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，设置有阀，以控制所述罩内的吸力。

11.根据权利要求8到10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括波纹管，以允许所述罩压紧在天花板或墙壁中所钻的孔。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述波纹管的内部成形为螺旋形，以在所述钻尖旋转时帮助碎屑朝向真空源移动。

13.根据权利要求8到10中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括伸缩体，以允许所述罩压紧在天花板或墙壁中所钻的孔。

14.根据权利要求8到13中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括使得主真空腔内的粉尘和碎屑返回工件的表面的障碍物。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述障碍物迫使任何空气流穿过所述障碍物，并且在所述钻尖的旋转方向上朝向真空源。

16.根据权利要求14到15中任意一项所述的装置，其特征在于，所述障碍物允许足够的流体连接，以在所述障碍物的上方或下方维持均衡的压力。

17.根据权利要求14到16中任意一项所述的装置，其特征在于，所述障碍物包括布置为引起空气流中的涡旋的多个叶片。

18.根据权利要求11到17中任意一项所述的装置，其特征在于，所述罩包括当到达规定的钻孔深度时打开的阀。

19.根据以上任意一项所述的装置，其特征在于，所述安装座包括悬挂系统，所述悬挂系统提供足够的行程来适应振动。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统包括布置为在衬套内沿着平行于钻头的轴的方向滑动的一个或多个杆或轨道。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统的一侧包括用于安装所述机械臂的所述可移动端的板，所述悬挂系统的另一侧包括板，该板带有为所述钻孔装置提供底座的构造。

22.根据权利要求19、20或21所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统包括一个或多个偏压装置，以将所述安装座返回至空挡位置。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，还包括预紧调节器，用于调节在所述一个或多个偏压装置上的预紧。

24.根据权利要求18到23中任意一项所述的装置，其特征在于，所述悬挂系统包括线性位置传感器，所述线性位置传感器测量由于机械臂和钻孔装置之间的振动导致的瞬时相对位移。

25.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，还包括用于所述机器人式钻孔装置的视觉系统，以标识在天花板或墙壁上的参考点。

26.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征装在于，还包括激光全站仪。

27.根据以上任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，还包括用于访问和/或检索BIM文件的互联网连接或通信端口。

28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述控制单元配置为分析BIM文件，并且为所述机器人式钻孔装置确定工作计划，为在所述BIM文件中规定的孔的钻孔确定顺序。

29.根据权利要求28所述的装置，其特征在于，所述控制单元配置为根据孔尺寸为多孔图案确定顺序。

30.根据权利要求28或29所述的装置，其特征在于，所述控制单元配置为根据位置并且考虑所述机械臂的到达范围确定多孔图案的顺序。

31.根据权利要求28、29或30所述的装置，其特征在于，所述控制单元配置为在开始钻孔作业之前确定一个或多个位置，用于将所述机器人式钻孔装置定位在所述施工现场中。

32.根据权利要求28到31中任意一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括机器人服务器，所述机器人服务器配置为确定所钻的孔的完成。

33.一种在建筑工地上的天花板或墙壁中钻孔的方法，包括：

提供包括机械臂和钻孔装置的机器人式钻孔装置，以及控制单元；

在所述控制单元的存储器中安装指令以执行一组钻孔作业；

设定第一位置；

激活存储在所述储存器中的钻孔操作，以使得所述机械臂依照安装的所述指令执行一组受控的动作；该组受控的动作操纵所述钻孔装置，并且在天花板或墙壁中钻出多孔图案。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将所述机械臂配接至可移动的底层结构上的提升机构的上表面，并且在钻多孔图案之前将所述机械臂提升至工作位置。

35.根据权利要求33或34所述的方法，其特征在于，安装指令的步骤包括所述控制单元访问或检索BIM文件。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括所述控制单元分析所述BIM文件，接着访问或下载库文件以确定在所述BIM文件中规定的部件或组件的孔位置。

37.根据权利要求33到36中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括所述控制单元分析所述BIM文件，并为所述机器人式钻孔装置确定工作计划，包括为在所述BIM文件中规定的孔的钻孔确定顺序，并且优选地还确定孔的结束。

38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述控制单元根据孔尺寸为多孔图案确定顺序。

39.根据权利要求37或38所述的方法，其特征在于，所述控制单元根据位置并考虑所述机械臂的到达范围为多孔图案确定顺序。

40.根据权利要求37、38或39所述的方法，其特征在于，所述控制单元在开始钻孔作业之前确定一个或多个位置，以将所述机器人式钻孔装置定位在所述施工现场中。

41.根据权利要求33到40中任意一项所述的方法，其特征在于，通过在所述钻孔装置上的罩中产生吸力以减少在钻孔作业过程中的振动。

42.根据权利要求40或41所述的方法，其特征在于，通过使用悬挂系统使得所述钻孔装置的振动能够独立于所述机械臂，从而减少在钻孔作业过程中的振动。

43.根据权利要求33到42中任意一项所述的方法，其特征在于，所述机器人式钻孔装置包括惯性测量单元(IMU)，并且所述方法包括测量所述机械臂在延伸时的位置，为所述提升机构中的摇摆计算补偿，并且调节所述钻子的位置或角度以考虑计算出的所述补偿。

44.一种计算机程序产品，其在加载到机器人式钻孔装置的控制单元的处理器上时，可以确定机械臂要执行的动作顺序，从而操纵钻孔装置处于合适的位置，以便在施工现场上的天花板或墙壁中钻多孔图案。

45.根据权利要求44所述的计算机程序产品，其特征在于，还配置为访问与所述天花板或墙壁有关的BIM文件，作为确定的一部分。

46.根据权利要求45所述的计算机程序产品，其特征在于，还配置为确定建筑的工作计划，为在所述BIM文件中规定的孔确定钻孔顺序。

47.根据权利要求44、45或46所述的计算机程序产品，其特征在于，还配置为在开始钻孔作业前为所述机器人式钻孔装置在所述建筑中的定位确定一个或多个位置。