CN108252498A - 一种建筑物智能喷涂的机器人及自动喷涂方法 - Google Patents

一种建筑物智能喷涂的机器人及自动喷涂方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种建筑物智能喷涂的机器人,包括自动行驶底盘、机身、激光雷达组件、红外雷达、旋转喷涂组件、滑台模组以及控制器,机身固定在所述自动行驶底盘上,控制器连接在机身内部,滑台模组固定在所述机身上,旋转喷涂组件连接在所述滑台模组上;自动行驶底盘、激光雷达组件、红外雷达、旋转喷涂组件、滑台模组均电连接控制器。本发明的自动喷涂方法,包括如下步骤,a、启动;b、激光雷达扫描室内情况;c、激光雷达发射探测信号,并收集扫描的结果;d、对收集的信号处理并建模,根据模型开始自动喷涂。本发明代替人工操作,根据建立的模型自动完成喷涂,保证了人的安全,提高了效率。

Description

一种建筑物智能喷涂的机器人及自动喷涂方法
技术领域
本发明涉及建筑物表面喷涂领域,具体涉及室内自动喷涂刷浆装置。
背景技术
随着智能化技术的进步与发展,各行各业对智能化的要求不断提升。在建筑行业,目前主要的工作方式是全人工作业,对于刷浆和刷漆作业,需要人工一遍遍粉刷,这种工作需要考验操作工的技术水平,尤其是对水泥的配比或者油漆的稀释和选择非常考验操作工的技术,对于经验老道的操作工而言,能独立操作需要经过长期的培训和锻炼,因此,一方面人工完成刷浆或刷漆的经验丰富的人难寻,市场需求大;另一方面,不断是人工刷浆还是刷漆,都会有粉尘或化学物质吸入人体,对人体有伤害。现有的机器人尚不能处理自动刷浆和房间的自动建模自动刷浆,或者自动刷漆,因此,需要一种能自动完成多面墙壁的喷涂的装置。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足,本发明的目的在于提供一种建筑物智能喷涂的机器人及自动喷涂方法,该建筑物智能喷涂的机器人及自动喷涂方法能够实现对室内的墙面建模并自动完成多个墙面的喷涂。
本发明实现上述目的的技术方案为:
一种建筑物智能喷涂的机器人,包括自动行驶底盘、机身、激光雷达组件、红外雷达、旋转喷涂组件、滑台模组以及控制器,所述机身连接在所述自动行驶底盘上,所述控制器连接在所述机身内部,所述滑台模组连接在所述机身上,所述旋转喷涂组件连接在所述滑台模组上;
在所述机身的顶部开设有通孔,在通孔上方设置有方框体,在该方框体的四周连接有所述红外雷达并构成红外雷达阵列;所述激光雷达组件包括驱动器、支杆、激光雷达,所述驱动器放置在所述机身内,所述支杆贯穿所述机身的通孔,并且所述激光雷达连接在所述支杆的上部;
所述自动行驶底盘包括底盘支架和连接在该底盘支架上的四个转轮,任一所述转轮上连接有驱动电机和转向件;
所述旋转喷涂组件包括导管、固定座以及喷头,所述导管通过所述固定座连接在所述滑台模组上,在所述导管的顶端连接所述喷头;
所述滑台模组包括至少两个滑台,任意相邻两滑台串联;
所述驱动电机、转向件、驱动器、激光雷达、红外雷达和滑台均电连接所述控制器。
所述滑台模组为三个所述滑台串联的结构。
所述滑台为齿轮传动结构、同步带传动结构或丝杆传动结构。
在所述机身的顶面设置有手动摇杆,该手动摇杆电连接所述控制器。
在所述方框体上还铰接有圆柱形的顶盖。
任两个所述转轮上连接有所述驱动电机。
在所述喷头的背侧设置有气管接头。
所述滑台模组通过安装铝板连接在所述机身上;所述机身通过螺钉连接在所述自动行驶底盘上。
一种使用上述所述的建筑物智能喷涂的机器人的自动喷涂方法,包括如下步骤:
a、手动按下启动按钮;
b、顶盖打开,驱动器驱动支杆升起,激光雷达开始扫描室内情况;
c、激光雷达发射探测信号并自身旋转,比较墙壁反射的信号与发射信号,扫描30-60分钟,并收集信号;
d、控制器的中央处理器对收集的信号处理并建模,根据建立的模型开始自动喷涂。
优选地,在步骤a之前,人工手动操作摇杆将机器人移动到工作区域的中部;
自动喷涂的步骤为:
①机器人根据建模数据自动行驶到任一墙角;
②根据红外雷达阵列的测量数据,机器人在保持与墙面平行时停住;
③滑台模组带动旋转喷涂组件升到最高位置;
④喷头喷射出物料且滑台模组带动喷头向下运动;
⑤当滑台模组最外侧的滑台降到最低点时,喷头停止喷涂,机器人沿着墙面平行移动一段距离,并重复上述步骤③④⑤;
⑥当完成一面墙面的喷涂工作,机器人旋转90°开始第二面墙面的喷涂,重复步骤③④⑤⑥;
⑦完成所有的墙面的喷涂后,机器人停止工作。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果:
机器人在自动行驶底盘的动力下自动行驶,依靠红外雷达感应机器人与墙面间的距离以及摆放方向,通过激光雷达组件对整个工作区域的探测,并建立模型;滑台模组能提升旋转喷涂组件的高度,且为多个滑台组成,可以伸缩,使用方便;旋转喷涂组件能实现喷头的多角度旋转,配合自动行驶底盘上的转向件,实现360°的喷涂。本发明的建筑物智能喷涂的机器人能够有效替代人工操作,避免了人工在喷涂中受到的污染,而且喷涂的墙面均匀,也降低了人工成本和工作量。在喷头上设置的气管接头连接气管,提高了喷头处的压力,使得喷洒更有力和快速,而且喷头不易堵塞。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的仰视图;
图3为本发明的左视图;
图4为本发明的使用状态立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例:
参照图1,一种建筑物智能喷涂的机器人,包括自动行驶底盘1、机身2、激光雷达组件3、红外雷达4、旋转喷涂组件5、滑台模组6以及控制器,所述机身2连接在所述自动行驶底盘1上,所述控制器连接在所述机身2内部,所述滑台模组6连接在所述机身2上,所述旋转喷涂组件5连接在所述滑台模组6上;
在所述机身2的顶部开设有通孔,在通孔上方设置有方框体21,在该方框体21的四周连接有所述红外雷达4并构成红外雷达阵列;所述激光雷达组件3包括驱动器、支杆31、激光雷达32,所述驱动器放置在所述机身2内,所述支杆31贯穿所述机身2的通孔,并且所述激光雷达32连接在所述支杆31的上部;
如图2,所述自动行驶底盘1包括底盘支架11和连接在该底盘支架11上的四个转轮12,任一所述转轮12上连接有驱动电机13和转向件;
所述旋转喷涂组件5包括导管51、固定座52以及喷头53,所述导管51通过所述固定座52连接在所述滑台模组6上,在所述导管51的顶端连接所述喷头53;
所述滑台模组6包括至少两个滑台,任意相邻两滑台串联;
所述驱动电机13、转向件、驱动器、激光雷达32、红外雷达4和滑台均电连接所述控制器。
如图1和图3,所述旋转喷涂组件5还包括支撑板54、第一旋转电机55、第一转动齿轮551、第二旋转电机56、第二转动齿轮561、第一旋转连接件57及第二旋转连接件58;所述固定座52上连接所述第二旋转连接件58,所述导管51的纵向管段分成两段且分开处的两端分别连接在所述第二旋转连接件58上,在所述导管51的纵向管段套接所述第二转动齿轮561,所述第二旋转电机56固定在所述固定座52上且通过齿轮驱动所述第二转动齿轮561转动;
所述支撑板54固定在所述第二旋转连接件58上,且所述支撑板54的纵向支撑块固定在所述导管51的横向管段上;
所述导管51的横向管段分成两段且分开处的两端分别连接在所述第一旋转连接件57上,在所述支撑板54的纵向支撑块上连接所述第一旋转电机55,所述第二转动齿轮561套接在所述导管51的横向管段上,所述第一旋转电机55通过齿轮驱动所述第一转动齿轮551转动。
如图1和图3,导管为一弯折的圆管,其中的纵向管段上连接有第一旋转连接件,而横向管段上连接有第二旋转连接件,这两个旋转连接件可保证管线在旋转且旋转连接件两端的管段不会同时旋转,同时在旋转过程中物料不泄露,起到了旋转分离及连通的作用。如图1,其中第二旋转连接件以下的导管部分与喷枪的管线连接,这部分的管段可以绕着第二旋转连接件转动;如图3,第一旋转连接件相连的右侧的管段在第一旋转电机的驱动下,带动第一转动齿轮转动,从而带动这部分管段绕着第一旋转连接件转动。此外,第二旋转电机驱动第二转动齿轮转动,第二转动齿轮带动支撑板以及第二旋转连接件以上的导管转动。第一旋转电机和第二旋转电机均电连接所述控制器,控制器通过预设程序控制这两个旋转电机的动作。
如图1,所述喷头53为弯折结构,所述喷头53顶端设置有可拆卸的喷嘴531,在该喷嘴531的轴线的另一端开设有气管接头532。气管接头532设置在所述喷头53的背侧;所述喷头53为自动旋转喷头。采用自动旋转喷头,依靠气压或喷涂材料的压力提供动力,从而自动旋转。喷嘴为一圆柱形结构,其中部开设有锥形或柱形的喷口,喷口与导管连通,而气管接头也是通孔的结构,气管结构的通孔轴心线与喷头的轴心线重合,通过往气管接头连接压缩空气,对喷头处进行加压,使得喷头处有较大的压力,喷涂的材料更容易喷出。另外,由于增加了喷头处的压力,而喷头的轴线与导管的轴线不在一条直线上,喷头与导管的连接处就会产生一定的负压,加快了导管中喷涂材料的流出。
如图3,所述滑台模组6为三个所述滑台串联的结构。本发明的滑台模组用以伸缩式的提高旋转喷涂组件的高度,因此,也可以将本发明的滑台模组替换为伸缩的气缸或液压缸等结构,而采用滑台,其结构强度较大,特别是对于本发明所使用的领域,需要滑台模组的全部滑台伸出时高度足够高,要求达到2-5m,最好是3m,因此,采用多个滑台串联的方式是优选方案。
所述滑台为齿轮传动结构、同步带传动结构或丝杆传动结构。
如图1,在所述机身2的顶面设置有手动摇杆22,该手动摇杆22电连接所述控制器。可以通过手动摇杆操作机器人,将机器人从室外运动至室内,或者直接运动到室内的制定位置。
在所述方框体21上还铰接有圆柱形的顶盖23。顶盖具有防护内部结构侵蚀的作用,而且,可以在顶盖与方框体的铰接处设置转动件,该转动件电连接控制器,用以自动的驱动顶盖的打开和闭合,该转动件可以是电机,可以是气缸。
优选地,任两个所述转轮12上连接有所述驱动电机13。
在所述喷头53的背侧设置有气管接头532。
所述滑台模组6通过安装铝板连接在所述机身2上;所述机身2通过螺钉连接在所述自动行驶底盘1上。参照图1,安装铝板固定在机身上,然后滑台模组通过卡扣或螺钉连接在安装铝板上,通过设置安装铝板,使得滑台模组可以与机身拆卸,而且机身通过螺钉连接在自动行驶底盘上,机身就可以与自动行驶底盘之间可拆卸。本发明可以拆卸为三大部分,通过拆卸,能方便搬运,减少整个装置的重量,并且携带或搬运更容易。同样地,在自动行驶底盘上也可以设置安装铝板,然后机身通过安装铝板连接在自动行驶底盘上。
如图1,本发明的红外雷达均布在方框体上,如图所示,在方框体的每个面上设置两个红外雷达,红外雷达用以探测机器人与墙面之间的距离,并将信号传递给控制器,控制器再通过控制驱动电机驱动转轮转动,或者驱动转向件带动转轮转动,不断调整机器人的位置,从而达到机器人与墙面的距离的调整。
如图1,本发明的所述驱动器能驱动支杆的升降以及转动,从而实现激光雷达的升降和转动,通过激光雷达的探测,将发出的信号与墙面反射而收到的信号进行比较,得到室内的墙面分布情况,通过控制器的中央处理器以及预先设置的处理系统,完成对室内的建模,该模型经过处理之后,机器人自动完成对室内的墙面进行喷涂操作。
在喷涂作业前,将导管的底端连接在喷枪的管线上,而且,喷枪的增压装置可以电连接控制器,通过控制器控制增压装置的启动和停止,并配合本机器人的相关动作,完成墙面的自动喷涂。从喷枪中出来的水泥浆或者油漆,经过导管流过,最后从喷头中喷出,配合本发明的各个结构,完成一系列的自动喷涂动作。
一种自动喷涂方法,包括如下步骤:
a、手动按下启动按钮;
b、顶盖23打开,驱动器驱动支杆31升起,激光雷达32开始扫描室内情况;
c、激光雷达32发射探测信号并自身旋转,比较墙壁反射的信号与发射信号,扫描30-60分钟,并收集信号;
d、控制器的中央处理器对收集的信号处理并建模,根据建立的模型开始自动喷涂。
优选地,在步骤a之前,人工手动操作摇杆将机器人移动到工作区域的中部;自动喷涂的步骤为:
①机器人根据建模数据自动行驶到任一墙角;
②根据红外雷达阵列的测量数据,机器人在保持与墙面平行时停住;
③滑台模组6带动旋转喷涂组件5升到最高位置;
④喷头53喷射出物料且滑台模组6带动喷头53向下运动;
⑤当滑台模组6最外侧的滑台降到最低点时,喷头53停止喷涂,机器人沿着墙面平行移动一段距离,并重复上述步骤③④⑤;
⑥当完成一面墙面的喷涂工作,机器人旋转90°开始第二面墙面的喷涂,重复步骤③④⑤⑥;
⑦完成所有的墙面的喷涂后,机器人停止工作。
本发明不仅可以用于喷涂室内这种四周封闭的区域,也可以用于喷涂墙面或围栏,利用激光雷达的扫描探测,识别待作业物体的壁面,并进行距离分析,然后完成壁面的喷涂。
本发明的实施方式不限于此,按照本发明的上述内容,利用本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更,均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:包括自动行驶底盘(1)、机身(2)、激光雷达组件(3)、红外雷达(4)、旋转喷涂组件(5)、滑台模组(6)以及控制器,所述机身(2)连接在所述自动行驶底盘(1)上,所述控制器连接在所述机身(2)内部,所述滑台模组(6)连接在所述机身(2)上,所述旋转喷涂组件(5)连接在所述滑台模组(6)上;
在所述机身(2)的顶部开设有通孔,在通孔上方设置有方框体(21),在该方框体(21)的四周连接有所述红外雷达(4)并构成红外雷达阵列;所述激光雷达组件(3)包括驱动器、支杆(31)、激光雷达(32),所述驱动器放置在所述机身(2)内,所述支杆(31)贯穿所述机身(2)的通孔,并且所述激光雷达(32)连接在所述支杆(31)的上部;
所述自动行驶底盘(1)包括底盘支架(11)和连接在该底盘支架(11)上的四个转轮(12),任一所述转轮(12)上连接有驱动电机(13)和转向件;
所述旋转喷涂组件(5)包括导管(51)、固定座(52)以及喷头(53),所述导管(51)通过所述固定座(52)连接在所述滑台模组(6)上,在所述导管(51)的顶端连接所述喷头(53);
所述滑台模组(6)包括至少两个滑台,任意相邻两滑台串联;
所述驱动电机(13)、转向件、驱动器、激光雷达(32)、红外雷达(4)和滑台均电连接所述控制器。
2.根据权利要求1所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:所述滑台模组(6)为三个所述滑台串联的结构。
3.根据权利要求2所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:所述滑台为齿轮传动结构、同步带传动结构或丝杆传动结构。
4.根据权利要求1所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:在所述机身(2)的顶面设置有手动摇杆(22),该手动摇杆(22)电连接所述控制器。
5.根据权利要求1所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:在所述方框体(21)上还铰接有圆柱形的顶盖(23)。
6.根据权利要求1所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:任两个所述转轮(12)上连接有所述驱动电机(13)。
7.根据权利要求1所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:在所述喷头(53)的背侧设置有气管接头(532)。
8.根据权利要求1所述的一种建筑物智能喷涂的机器人,其特征在于:所述滑台模组(6)通过安装铝板连接在所述机身(2)上;所述机身(2)通过螺钉连接在所述自动行驶底盘(1)上。
9.一种使用上述任一权利要求所述的建筑物智能喷涂的机器人的自动喷涂方法,其特征在于,包括如下步骤:
a、手动按下启动按钮;
b、顶盖(23)打开,驱动器驱动支杆(31)升起,激光雷达(32)开始扫描室内情况;
c、激光雷达(32)发射探测信号并自身旋转,比较墙壁反射的信号与发射信号,扫描30-60分钟,并收集信号;
d、控制器的中央处理器对收集的信号处理并建模,根据建立的模型开始自动喷涂。
10.根据权利要求9所述的一种自动喷涂方法,其特征在于,在步骤a之前,人工手动操作摇杆将机器人移动到工作区域的中部;
自动喷涂的步骤为:
①机器人根据建模数据自动行驶到任一墙角;
②根据红外雷达阵列的测量数据,机器人在保持与墙面平行时停住;
③滑台模组(6)带动旋转喷涂组件(5)升到最高位置;
④喷头(53)喷射出物料且滑台模组(6)带动喷头(53)向下运动;
⑤当滑台模组(6)最外侧的滑台降到最低点时,喷头(53)停止喷涂,机器人沿着墙面平行移动一段距离,并重复上述步骤③④⑤;
⑥当完成一面墙面的喷涂工作,机器人旋转90°开始第二面墙面的喷涂,重复步骤③④⑤⑥;
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180706

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