CN109366753A - 一种多功能智能钻孔机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能智能钻孔机器人，属于机器人技术领域。它包括底盘、动力及行走装置、视觉及控制装置、钻孔装置以及除尘装置。该多功能智能钻孔机器人集仿生技术、通信技术、控制技术、传感技术、视频监控技术于一体，可对周围环境进行识别，并按照要求独立完整的完成钻孔工作，工作效率高，无需人工操控，可实现智能化钻孔。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，更具体地说，涉及一种多功能智能钻孔机器人。
背景技术
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置，而智能机器人一般认为至少要具备三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器；其功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。运动要素是指智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、坡道等不同的地理环境；其功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成；在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。思考要素是三个要素中的关键，要包括判断、逻辑分析、理解等方面的活动；这些活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的重要手段。
在实际生产制造过程中，经常要对仓库、厂房等地面进行钻孔作业。在进行膨胀螺栓孔钻孔作业时，目前常用的钻孔方法是通过人工手持钻具进行钻孔作业，人工作业存在很多问题，主要体现在两个方面：一方面人工成本较高，给企业增加很大财务负担，另一方面人工钻孔难以保证各个孔的规格统一，钻孔作业过程中，需要根据作业需要，不断移动手臂来实现各个工位的钻孔需要，容易造成人力疲劳。现有的自动钻孔机器人存在工作状态不稳定，移动不方便，不能减少人力资源投入的问题，故此需要提供一种性能更为优越的多功能智能钻孔机器人。
经检索，中国专利申请号为201810644897.X，申请日为2018.06.21的“一种自动钻孔用机器人”，其包括底座，底座的两侧侧壁均通过连接杆固定连接有辅助支撑装置，底座的上侧侧壁固定连接有伸缩套杆，伸缩套杆远离底座的一端固定连接有水平设置的固定杆，固定杆的两端均设有安装腔，固定杆的两端均设有竖直设置的钻杆，且两个钻杆的下端均固定连接有钻头，两个钻杆均贯穿安装腔设置，且两个钻杆的两端分别贯穿固定杆的上下两侧侧壁设置，两个安装腔内均转动连接有第一转杆，两个第一转杆的一端均贯穿固定杆的一侧侧壁设置。该自动钻孔机器人工作时放置状态稳定，移动方便，便于使用；但该自动钻孔机器人还需要人工进行操控，不能独立实现自动钻孔工作，实现智能化钻孔。
又如中国专利申请号为201710143757.X，申请日为2017.03.12的“一种可移动式钻孔机器人”，其包括底座、打孔机械臂、四个轮子，打孔机械臂的第一舵机底面安装在底座的第一舵机固定座里面，轮子的第四舵机安装在底座的第三舵机固定座里面；铁板存放座是一个左侧面带有长方形凹槽的长方体，在其左侧板子上设有四个铁板存放座孔，在其下面设有铁板存放座支撑板；通过第一轮子和第二轮子双轮子设计使轮子可以支持更大的重量；通过第三舵机带动旋转圆盘的旋转可以使第一钻头、第二钻头和第三钻头三个钻头转动来实现打不同的孔；通过第二舵机来调整打孔部分倾斜角度，使其可以针对斜面的板子打孔，实现了多功能化。该可移动式钻孔机器人可实现全方位的钻孔运动；但需要人工操控或监控，不能对周围环境进行识别，不能独立实现自动钻孔工作，实现智能化钻孔。
在进行钻孔时，连续的作业往往引起灰尘较大，恶化钻孔环境；使用钻孔机器人进行钻孔，长期处于较大灰尘的环境下作业，会对钻孔机器人造成污染，影响钻孔机器人内零部件的寿命，加快钻孔机器人的修理频率，不利于作业的连续进行。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有钻孔机器人不能针对周围环境进行识别并独立完整完成钻孔工作，并处理钻孔过程中产生灰尘的问题，本发明提供一种多功能智能钻孔机器人，该多功能智能钻孔机器人集仿生技术、通信技术、控制技术、传感技术、视频监控技术于一体，可对周围环境进行识别，并按照要求独立完整的完成钻孔工作，工作效率高，无需人工操控，可实现智能化钻孔，并能够在机器人连续作业的情况下，快速处理钻孔过程产生的灰尘，不对机器人造成污染，减缓钻孔机器人的修理频率，延长钻孔机器人的使用寿命，利于连续生产的进行。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种多功能智能钻孔机器人，包括底盘，所述的底盘上设有外护罩和防尘罩，所述的外护罩卡合在底盘整体上，所述的防尘罩位于外护罩内侧，卡合在底盘上；
动力及行走装置，其包括电源、行走组件，所述的电源安装在底盘上，所述的行走组件与电源电连接且固定在底盘四周；
视觉及控制装置，其包括工业相机、电气箱及空压机箱，所述的工业相机、电气箱分别与电源电连接，且工业相机与电气箱电气连接，所述的工业相机安装在外护罩相对的两侧，电气箱安装在底盘上，所述的空压机箱与电源电连接；
钻孔装置，其包括丝杠和动力头，所述的丝杠安装在底盘上，动力头与丝杠连接，丝杠和动力头分别与电气箱电连接。
吸尘装置，其包括收集箱，所述的收集箱与空压机箱电气连接，收集箱内部设有吸尘泵，收集箱底端靠近钻孔装置处开设有吸尘口。
作为本发明优选的方案，所述的外护罩设有照明灯，所述的照明灯安装在外护罩上设有工业相机的相对的两侧面，照明灯与电源电连接。
作为本发明优选的方案，所述的外护罩设有防护栏，所述的防护栏置于外护罩相对的两侧面，且两侧面为安装有照明灯的两侧。
作为本发明优选的方案，所述的防尘罩包括骨架和防尘套，骨架可装卸安装在底盘上，骨架可为金属或非金属但具有一定的硬度，防尘套套接在骨架外侧，防尘套可以为透明质或半透明质或不透明质，优选用塑料材质、无纺材质。
作为本发明优选的方案，所述的底盘上还设置有配重块，所述的配重块置于外护罩两侧防护栏内侧。
作为本发明优选的方案，所述的行走组件包括麦克纳姆轮，所述的麦克纳姆轮安装在底盘四周。
作为本发明优选的方案，所述的视觉及控制装置还包括显示器以及控制按钮，所述的显示器与电源电连接，显示器以及控制按钮安装在外护罩一侧，且安装侧安装有工业相机，控制按钮与电气箱电连接，电气箱与空压机箱电连接。
作为本发明优选的方案，所述的电气箱包括嵌入式处理器，所述的工业相机包括钻点识别CCD以及寻迹CCD，所述的嵌入式处理器分别和电源、钻点识别CCD、寻迹CCD以及显示器电连接，所述的钻点识别CCD分别与电源和寻迹CCD电连接。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，包括底盘、动力及行走装置、视觉及控制装置、钻孔装置以及吸尘装置，该多功能智能钻孔机器人集仿生技术、通信技术、控制技术、传感技术、视频监控技术于一体；可对周围环境进行识别，根据地面提前安装好的色带，通过视觉及控制系统识别地面色带上标记点，运用动力及行走装置使机器人移动至标记点，使用钻孔装置对标记点进行钻孔作业，吸尘装置将钻孔作业过程中的产生的灰尘收集起来统一处理，底盘用来安装上述装置；工作效率高，无需人工操控，可实现智能化钻孔；
(2)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，底盘上设有外护罩，外护罩卡合在底盘整体上，外护罩用于安装多功能智能钻孔机器人的相关机器零件，同时对外护罩里面的零件与外界间隔开，对零件形成保护；
(3)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，外护罩设有照明灯、吊耳、防护栏以及容纳腔体，照明灯安装在外护罩上设有工业相机的相对的两侧面，照明灯与电源电连接，照明灯为工业相机工作提供明亮的环境，使工业相机在工作时处于较佳的工作环境内；吊耳设置于外护罩顶面，吊耳用于吊机移动多功能智能钻孔机器人，或对钻头进行更换时，吊起多功能智能钻孔机器人，支起钻头更换支腿；防护栏置于外护罩相对的两侧面，且两侧面为安装有照明灯的两侧，在实际工作过程中，多功能智能钻孔机器人与障碍物进行碰撞时，避免对多功能智能钻孔机器人内部零件造成损坏以及损坏多功能智能钻孔机器人整体，需要设置防护栏进行防护；容纳腔体设置于外护罩不同于设置有防护栏的两侧，容纳腔体用于容纳钻头更换支腿，可保护钻头更换支腿不受碰撞等伤害，延长钻头更换支腿的使用寿命；
(4)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，外护罩四角处对称连接有防滑支腿，防滑支腿工作状态下与地面接触处设有防滑橡胶垫，防滑支腿为多个管件套结，可沿管件套结方向伸缩，在多功能智能钻孔机器人进行钻孔工作时，可以保证机器人整体具有一定的稳定性；外护罩顶端连接有线缆导向组件，线缆导向组件包括导向槽和套筒，导向槽与套筒连接，并可沿与套筒连接处周向360°旋转，多功能智能钻孔机器人在使用外接电源时，需要使用电缆与多功能智能钻孔机器人的接线处进行连接，在机器人移动过程中，电缆的方位时刻在发生着变化，电缆易发生缠绕、扭结，对电缆造成损害，使用导向槽，在机器人与电缆方位发生变化时，电缆一直处于导向槽中，导向槽发生旋转，避免电缆的损坏；
(5)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，底盘上设置有防尘罩、配重块以及钻头更换支腿，防尘罩卡合在钻孔装置外侧，使得钻孔装置处于一个较为封闭的环境内，避免钻孔时产生的灰尘和其他建筑垃圾对多功能智能钻孔机器人内部的其他部件造成污损；配重块置于外护罩两侧防护栏内侧，配重块用于承接防护栏与物体相撞时产生的撞击力，减小防护栏的变形程度，保持外护罩整体的结构和形状稳定；钻头更换支腿包括安装部和支撑部，钻头更换支腿置于容纳腔体内，安装部在容纳腔体内可装卸安装，由于钻头与地面距离过近，在进行钻头更换时，需要将机器人进行支起，钻头更换支腿可使用气动控制或手动控制，使用方便，简单易实施；
(6)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，动力及行走装置包括电源和行走组件，电源安装在底盘上，行走组件与电源电连接且固定在底盘四周，行走组件包括麦克纳姆轮，麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是一种全方位轮，4个轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动；
(7)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，视觉及控制装置包括工业相机、电气箱、显示器、空压机箱以及控制按钮，工业相机为视觉及控制装置收集环境信息，电气箱为多功能智能钻孔机器人提供控制基础，显示器显示多功能智能钻孔机器人的工作状态以及操控者想要知道的相关信息，空压机箱为防滑支腿、钻头更换支腿以及收集箱提供气源，控制按钮用于对多功能智能钻孔机器人设置相关的参数和模式，以及控制多功能智能钻孔机器人工作；
(8)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，钻孔装置包括丝杠和动力头，丝杠有三个自由度，分别可沿X方向、Y方向以及Z方向移动，丝杠移动带动动力头的移动，调整动力头的方位；动力头与电气箱连接，接受电气箱的控制，动力头自由端端部设有钻头，动力头可控制钻头的工作状态；
(9)本发明的一种多功能智能钻孔机器人，吸尘装置包括一个收集箱，收集箱内部设有吸尘泵，收集箱底端靠近钻孔装置处开设有吸尘口，钻孔过程产生的灰尘通过吸尘泵提供压力，由吸尘口进入收集箱内，完成灰尘的收集工作，保证钻孔装置有一个良好的工作环境，减少动力头以及丝杠由于灰尘造成的污损，提高其使用寿命；
(10)本发明一种多功能智能钻孔机器人的使用方法，通过连接电源，参数的初始化将前一次的数据进行覆盖，启动视觉及控制装置对周围环境进行识别，多功能智能钻孔机器人进行寻迹，找到钻孔点并对行走路径进行规划，识别出钻孔点后进行钻孔工作，一处钻孔点完成后，通过自动识别，识别出下一处钻孔点，完成钻孔工作即进入待机状态，通过运用多功能智能钻孔机器人实现智能化钻孔工作，工作过程中无需人为干预，简单易用；
(11)本发明结构设计合理，易于制造，使用方法便捷易用，简单易操作。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明安装外护罩的整体结构示意图；
图2为本发明拆卸外护罩并去除钻头更换支腿的内部结构示意图；
图3为本发明的钻头更换支腿结构示意图；
图4为本发明收集箱结构示意图；
图5为本发明视觉装置硬件组成示意图；
图6为本发明总体逻辑示意图；
图7为本发明寻迹逻辑示意图；
图8为本发明钻点识别逻辑示意图；
图9为本发明底盘与各装置之间的连接示意图。
附图中：
100、底盘；110、外护罩；111、照明灯；112、吊耳；113、防护栏；114、容纳腔体；120、防滑支腿；121、防滑橡胶垫；130、线缆导向组件；131、导向槽；132、套筒；140、防尘罩；150、配重块；160、钻头更换支腿；161、安装部；162、支撑部；
200、动力及行走装置；210、电源；220、行走组件；221、麦克纳姆轮；
300、视觉及控制装置；310、工业相机；320、显示器；330、电气箱；340、空压机箱；350、控制按钮；
400、钻孔装置；410、丝杠；420、动力头；
500、吸尘装置；510、收集箱；511、吸尘口。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。
实施例1
如图1-图4以及图9所示，本实施例的一种多功能智能钻孔机器人包括底盘100、动力及行走装置200、视觉及控制装置300、钻孔装置400以及吸尘装置500。底盘100用于承接动力及行走装置200、视觉及控制装置300、钻孔装置400以及吸尘装置500。
底盘100包括外护罩110、防滑支腿120、线缆导向组件130、防尘罩140、配重块150以及钻头更换支腿160；底盘100用于多功能智能钻孔机器人内各种部件的安装，起到基础构架的作用。
外护罩110卡合在底盘100整体上，外护罩110用于安装多功能智能钻孔机器人的相关机器零件，同时对外护罩110里面的零件与外界间隔开，对零件形成保护。
外护罩110设有照明灯111、吊耳112、防护栏113以及容纳腔体114，照明灯111安装在外护罩110上设有工业相机310的相对的两侧面，照明灯111与电源210电连接，照明灯111为工业相机310工作提供明亮的环境，使工业相机310在工作时处于较佳的工作环境内。吊耳112设置于外护罩110顶面，吊耳112用于吊机移动多功能智能钻孔机器人，或对钻头进行更换时，吊起多功能智能钻孔机器人，支起钻头更换支腿160。防护栏113置于外护罩110相对的两侧面，且两侧面为安装有照明灯111的两侧，在实际工作过程中，多功能智能钻孔机器人与障碍物进行碰撞时，避免对多功能智能钻孔机器人内部零件造成损坏以及损坏多功能智能钻孔机器人整体，需要设置防护栏113进行防护。容纳腔体114设置于外护罩110不同于设置有防护栏113的两侧，容纳腔体114用于容纳钻头更换支腿160，可保护钻头更换支腿160不受碰撞等伤害，延长钻头更换支腿160的使用寿命。
防滑支腿120与外护罩110四角处对称连接，防滑支腿120工作状态下与地面接触处设有防滑橡胶垫121，防滑支腿120为多个管件套结，可沿管件套结方向伸缩，在多功能智能钻孔机器人进行钻孔工作时，可以保证机器人整体具有一定的稳定性。
线缆导向组件130与外护罩110顶端连接，线缆导向组件130包括导向槽131和套筒132，导向槽131与套筒132连接，并可沿与套筒132连接处周向360°旋转。多功能智能钻孔机器人在使用外接电源210时，需要使用电缆与多功能智能钻孔机器人的接线处进行连接，在机器人移动过程中，电缆的方位时刻在发生着变化，电缆易发生缠绕、扭结，对电缆造成损害，使用导向槽131，在机器人与电缆方位发生变化时，电缆一直处于导向槽131中，导向槽131发生旋转，避免电缆的损坏。
防尘罩140卡合在钻孔装置400外侧，使得钻孔装置400处于一个较为封闭的环境内，避免钻孔时产生的灰尘和其他建筑垃圾对多功能智能钻孔机器人内部的其他部件造成污损。
配重块150置于外护罩110两侧防护栏113内侧，配重块150用于承接防护栏113与物体相撞时产生的撞击力，减小防护栏113的变形程度，保持外护罩110整体的结构和形状稳定。
钻头更换支腿160包括安装部161和支撑部162，钻头更换支腿160置于容纳腔体114内，安装部161在容纳腔体114内可装卸安装，由于钻头与地面距离过近，在进行钻头更换时，需要将机器人进行支起，钻头更换支腿160可使用气动控制或手动控制。
动力及行走装置200包括电源210和行走组件220，电源210安装在底盘100上，行走组件220与电源210电连接且固定在底盘100四周，行走组件220包括麦克纳姆轮221，麦克纳姆轮221是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。结构紧凑，运动灵活，是一种全方位轮，4个轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动。
视觉及控制装置300包括工业相机310、电气箱330、显示器320、空压机箱340以及控制按钮350，工业相机310、电气箱330、显示器320以及空压机箱340分别与电源210电连接，且工业相机310与电气箱330电气连接，工业相机310安装在外护罩110相对的两侧；电气箱330安装在底盘100上，电气箱330与空压机箱340电连接；显示器320以及控制按钮350安装在外护罩110一侧，且安装侧安装有工业相机310；空压机箱340与防滑支腿120以及钻头更换支腿160电气连接；控制按钮350与电气箱330电连接。工业相机310为视觉及控制装置300收集环境信息，电气箱330为多功能智能钻孔机器人提供控制基础，显示器320显示多功能智能钻孔机器人的工作状态以及操控者想要知道的相关信息，空压机箱340为防滑支腿120、钻头更换支腿160以及收集箱510提供气源，控制按钮350用于对多功能智能钻孔机器人设置相关的参数和模式，以及控制多功能智能钻孔机器人工作。
电气箱330包括嵌入式处理器，工业相机310包括钻点识别CCD以及寻迹CCD，嵌入式处理器分别和电源210、钻点识别CCD、寻迹CCD以及显示器320电连接，钻点识别CCD分别与电源210和寻迹CCD电连接。
钻孔装置400包括丝杠410和动力头420，丝杠410有三个自由度，分别可沿X方向、Y方向以及Z方向移动(X方向为垂直于防护栏113所在直线方向，Y方向为平行于防护栏113所在直线方向，Z方向为竖直高度方向)，丝杠410移动带动动力头420的移动，调整动力头420的方位；动力头420与电气箱330连接，接受电气箱330的控制，动力头420自由端端部设有钻头，动力头420可控制钻头的工作状态。
吸尘装置500包括一个收集箱510，收集箱510内部设有吸尘泵，收集箱510底端靠近钻孔装置400处开设有吸尘口511，钻孔过程产生的灰尘通过吸尘泵提供压力，由吸尘口511进入收集箱510内，完成灰尘的收集工作，保证钻孔装置400有一个良好的工作环境，减少动力头420以及丝杠410由于灰尘造成的污损，提高其使用寿命。
一种多功能智能钻孔机器人的使用方法，包括以下步骤：
S1、连接电源210，多功能智能钻孔机器人参数初始化；
S2、启动视觉及控制装置300；
S3、多功能智能钻孔机器人寻迹，寻找导引路径；
S4、利用寻迹CCD对已寻找路径进行纠正，确定行走轨迹；
S5、多功能智能钻孔机器人行走至设定钻孔位置，利用钻点识别CCD对钻孔位置进行识别；
S6、识别出钻孔位置，启动钻孔装置400，调整动力头420位置与识别出钻孔位置一致，进行钻孔工作，识别不出钻孔位置，则返回步骤S3继续进行操作；
S7、钻孔结束，继续下一处钻孔工作或结束工作，关闭电源210。
步骤S2-S4中具体包括以下步骤：
a1、多功能智能钻孔机器人寻迹参数初始化；
b1、启动多功能智能钻孔机器人寻迹功能；
c1、红外传感器感应导引路径；
d1、利用红外传感器对感应到的导引路径进行校准；
e1、利用寻迹CCD对已感应的路径进行校准；
f1、寻迹CCD校准路线发生偏离则返回步骤c1重新检测校准，寻迹CCD校准路线未发生偏离，多功能智能钻孔机器人沿直线行走；
g1、寻迹结束，关闭多功能智能钻孔机器人寻迹功能。
步骤S2和步骤S6中具体包括以下步骤：
a2、多功能智能钻孔机器人钻孔参数初始化；
b2、启动多功能智能钻孔机器人钻孔点识别功能；
c2、钻点识别CCD检测钻孔点；
d2、输出钻孔点圆心坐标；
e2、钻孔装置400对设定钻孔点钻孔；
f2、钻孔满足要求则多功能智能钻孔机器人钻孔参数初始化，进行下一个钻孔点钻孔，钻孔不满足要求则钻孔装置400重新钻孔；
g2、钻孔结束，关闭多功能智能钻孔机器人钻孔功能。
本发明的一种多功能智能钻孔机器人集仿生技术、通信技术、控制技术、传感技术、视频监控技术于一体；可对周围环境进行识别，根据地面提前安装好的色带，通过视觉及控制系统识别地面色带上标记点，运用动力及行走装置200使机器人移动至标记点，使用钻孔装置400对标记点进行钻孔作业，吸尘装置500将钻孔作业过程中的产生的灰尘收集起来统一处理。工作效率高，无需人工操控，可实现智能化钻孔。
本发明的一种多功能智能钻孔机器人的使用方法通过连接电源210，参数的初始化将前一次的数据进行覆盖，启动视觉及控制装置300对周围环境进行识别，多功能智能钻孔机器人进行寻迹，找到钻孔点并对行走路径进行规划，识别出钻孔点后进行钻孔工作，一处钻孔点完成后，通过自动识别，识别出下一处钻孔点，完成钻孔工作即进入待机状态，通过运用多功能智能钻孔机器人实现智能化钻孔工作，工作过程中无需人为干预，简单易用。
实施例2
本实施例与实施例1的多功能智能钻孔机器人结构形状及其使用方法基本相同，其不同之处在于对本发明进一步解释，并对本发明提供支持。
本发明的一种多功能智能钻孔机器人集仿生技术、通信技术、控制技术、传感技术、视频监控技术于一体，可根据地面提前安装好的色带，通过视觉系统及控制系统识别地面色带上标记点，使钻头自动识别标记点并自动完成钻孔作业，每次可钻多个膨胀螺栓孔。
底盘100主要采用钢板或其他强度好的金属材料焊接而成，麦克纳姆轮221安装位置精度要求很高，故采用底盘100焊接好之后再安装轮子的方式，利用机床一次性装夹，完成安装配合尺寸的加工，确保安装的精度要求。
外护罩110采用钣金件折弯及焊接而成，确保结构强度及整体的外观效果。
防滑支腿120主要采用矩形管或圆形管或其他易于制造的管套接完成伸缩动作，相邻两管间配合面需要加工铣平，减小相互滑动时的摩擦力，使用空压机箱340提供气源，完成支腿的伸缩动作，支腿底部安装有防滑橡胶垫121，提高支腿稳固的工作性能。
线缆导向装置主要由导向槽131和套筒132组成，套筒132可采用石墨自润滑铜套，可长期使用不需要加黄油润滑，可实现360°旋转。
钻头更换支腿160采用矩形管或圆形管或其他易于制造的管作为支撑件，底部安装有防滑橡胶垫121，利用空压机箱340提供气源完成支腿的支起或收拢工作，也可采用手动方式支起或收拢钻头更换支腿160，操作方便快捷。
电源210可采用交流电(110V)或者直流电(48V/24V)锂电池驱动。
钻孔装置400的丝杠410以及动力头420等组成，该系统可实现X、Y、Z三个自由度，可由伺服电机驱动，定位精度可达0.05mm，完全可以满足多功能智能钻孔机器人的精度要求。动力头420采用交流电机作为动力，轴头采用ER25螺帽，可快速的夹持直径范围为1-20mm的钻头。
吸尘装置500收集箱510内可设置收集抽屉，收集抽屉可拉推，快速完成灰尘的清理工作，同时对多功能智能钻孔机器人的工作不会造成太大影响。
如图5所示，寻迹CCD(电荷耦合器件，将光信号转换成电信号)与钻点识别CCD分别通过RS232(电子工业协会所制定的异步传输标准接口)与嵌入式处理器连接，嵌入式处理器与显示器320通过RS232连接，显示器320可为液晶显示器320。
如图6所示，为多功能智能钻孔机器人的总体功能实现逻辑图，AGV小车(自导引运输车)通过工业相机310寻迹，使用CCD1纠正轨迹，CCD2检测到钻点进行打孔(CCD1为寻迹CCD，CCD2为钻点识别CCD)。
如图7所示，为多功能智能钻孔机器人寻迹功能实现逻辑图。首先通过红外传感器对线路进行巡检，当小车偏离左边线路，小车右转；当小车偏离右边线路，小车左转。保证小车沿着直线行走。同时调用CCD1做线路偏离预警，精度可达cm级别。一旦偏离，CCD1做出偏离预警，二次保证小车直线行驶。
如图8所示，为多功能智能钻孔机器人钻点识别实现逻辑图。钻点识别调用CCD2实现圆形钻点的自主识别，使用Hough圆算法(Hough变换的原理就是利用图像全局特征将边缘像素连接起来组成区域封闭边界，它将图像空间转换到参数空间，在参数空间对点进行描述，达到检测图像边缘的目的。该方法把所有可能落在边缘上的点进行统计计算，根据对数据的统计结果确定属于边缘的程度；Hough变换的实质就是对图像进行坐标变换，把平面坐标变换为参数坐标，使变换的结果更易识别和检测)绘制圆并输出圆心坐标，将坐标(x，y)输出给打钻系统，完成打钻动作。
在实际生产中，建立对比实验，验证防尘罩140与除尘装置500对钻孔机器人的修理频率和使用寿命的影响。共有四组实验，第一组为不加防尘罩140和除尘装置500的钻孔机器人，作为基础对比实验组，其他三组均与第一组进行对比。
第二组为添加防尘罩140的钻孔机器人，修理频率降低8.1％，使用寿命延长10.5％。
第三组为添加除尘装置500的钻孔机器人，修理频率降低30.6％，使用寿命延长37.0％。
第四组为添加防尘罩140和除尘装置500的钻孔机器人，修理频率降低35.5％，使用寿命延长45％。
Claims (8)
1.一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，包括底盘(100)，所述的底盘(100)上设有外护罩(110)和防尘罩(140)，所述的外护罩(110)卡合在底盘(100)整体上，所述的防尘罩(140)位于外护罩(110)内侧，卡合在底盘(100)上；
动力及行走装置(200)，其包括电源(210)、行走组件(220)，所述的电源(210)安装在底盘(100)上，所述的行走组件(220)与电源(210)电连接且固定在底盘(100)四周；
视觉及控制装置(300)，其包括工业相机(310)、电气箱(330)及空压机箱(340)，所述的工业相机(310)、电气箱(330)分别与电源(210)电连接，且工业相机(310)与电气箱(330)电气连接，所述的工业相机(310)安装在外护罩(110)相对的两侧，电气箱(330)安装在底盘(100)上，所述的空压机箱(340)与电源(210)电连接；
钻孔装置(400)，其包括丝杠(410)和动力头(420)，所述的丝杠(410)安装在底盘(100)上，动力头(420)与丝杠(410)连接，丝杠(410)和动力头(420)分别与电气箱(330)电连接。
吸尘装置(500)，其包括收集箱(510)，所述的收集箱(510)与空压机箱(340)电气连接，收集箱(510)内部设有吸尘泵，收集箱(510)底端靠近钻孔装置(400)处开设有吸尘口(511)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的外护罩(110)设有照明灯(111)，所述的照明灯(111)安装在外护罩(110)上设有工业相机(310)的相对的两侧面，照明灯(111)与电源(210)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的外护罩(110)设有防护栏(113)，所述的防护栏(113)置于外护罩(110)相对的两侧面，且两侧面为安装有照明灯(111)的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的防尘罩(140)包括骨架和防尘套，骨架可装卸安装在底盘(100)上，防尘套套接在骨架外侧。
5.根据权利要求1所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的底盘(100)上还设置有配重块(150)，所述的配重块(150)置于外护罩(110)两侧防护栏(113)内侧。
6.根据权利要求2所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的行走组件(220)包括麦克纳姆轮(221)，所述的麦克纳姆轮(221)安装在底盘(100)四周。
7.根据权利要求1所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的视觉及控制装置(300)还包括显示器(320)以及控制按钮(350)，所述的显示器(320)与电源(210)电连接，显示器(320)以及控制按钮(350)安装在外护罩(110)一侧，且安装侧安装有工业相机(310)，控制按钮(350)与电气箱(330)电连接，电气箱(330)与空压机箱(340)电连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种多功能智能钻孔机器人，其特征在于，所述的电气箱(330)包括嵌入式处理器，所述的工业相机(310)包括钻点识别CCD以及寻迹CCD，所述的嵌入式处理器分别和电源(210)、钻点识别CCD、寻迹CCD以及显示器(320)电连接，所述的钻点识别CCD分别与电源(210)和寻迹CCD电连接。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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