CN110748127A - 喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种喷涂机器人，包括：机架；喷涂机构，设置在机架上，喷涂机构包括用于喷涂涂料的喷嘴组件；位置调整机构，用于调整喷嘴组件的位置，喷嘴组件设置在位置调整机构上；翻转机构，翻转机构分别连接位置调整机构和机架，且翻转机构能够带动位置调整机构上下翻转。本发明通过将翻转机构分别连接机架和位置调整机构，并将翻转机构设计成能带动位置调整机构上下翻转，从而在机器人进出场空间限制的情况下可以通过翻转机构带动位置调整机构向下翻转降低整机高度，以适应进出场空间高度，提高了机器人进出场空间适应能力；在进行喷涂作业时又可通过翻转机构带动位置调整机构向上翻转以达到较高的喷涂范围，满足同机型多场合应用需求。

Description

喷涂机器人

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种喷涂机器人。

背景技术

当前，我国建筑和房地产行业发展很快，建筑施工时，人工劳动所占的比例很大。随着社会经济、技术的进步和人类生活水平的提高，要求建筑施工向安全、高效、优质等方向发展。

喷涂作为室内装修中工作量比较大的一个环节，目前主要由工人手动实现，喷涂效率低，人工成本高，施工质量差，存在大量需要返工的情况。同时，施工现场环境恶劣，长时间工作存在职业病风险。因此，使用自动化工程机械或建筑机器人作业是整个建筑行业的发展趋势。

目前，由于喷涂机器人整机高度固定，导致机器人进出场高度受到限制，进出场空间适应能力不足，不能满足同机型多场合应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能适应多种进出场合空间和满足同机型多场合应用需求的喷涂机器人。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种喷涂机器人，包括：

机架；

喷涂机构，设置在所述机架上，所述喷涂机构包括用于喷涂涂料的喷嘴组件；

位置调整机构，用于调整所述喷嘴组件的位置，所述喷嘴组件设置在所述位置调整机构上；以及

翻转机构，所述翻转机构分别连接所述位置调整机构和所述机架，且所述翻转机构能够带动所述位置调整机构上下翻转。

在一些实施例中，所述翻转机构包括：

翻转架，所述翻转架可上下翻转地连接在所述机架上，所述位置调整机构安装在所述翻转架上；

第一定位组件，所述第一定位件分别与所述翻转架和所述机架可拆卸连接，并能够在所述翻转架翻转至第一位置时使所述翻转架定位；以及

第二定位组件，所述第二定位件分别与所述翻转架和所述机架连接，并能够在所述翻转架翻转至第二位置时使所述翻转架定位。

在一些实施例中，所述第一定位组件包括：

定位杆；以及

两个定位板，两个所述定位板分别连接在所述定位杆的两端，且两个所述定位板相互垂直，其中一个所述定位板能与所述机架可拆卸连接，另一所述定位板能与所述翻转架可拆卸连接。

在一些实施例中，所述第二定位组件包括：

第一连杆，所述第一连杆的一端与所述翻转架铰接；

第二连杆，所述第二连杆的一端与所述机架铰接，所述第二连杆的另一端与所述第一连杆的另一端铰接；以及

弹性元件，所述弹性元件的一端与所述机架连接，另一端与所述第一连杆的另一端铰接，且所述弹性元件和所述第一连杆的铰接点与所述第二连杆和所述第一连杆的铰接点重合。

在一些实施例中，所述翻转机构还包括轴承座，所述轴承座与所述机架可拆卸连接，所述翻转架与所述轴承座铰接，所述翻转架与所述轴承座的铰接处设有轴承。

在一些实施例中，所述喷嘴组件包括：

安装板，所述安装连接所述位置调整机构；以及

两个喷嘴，用于雾化和喷出涂料，两个所述喷嘴间隔设置在所述安装板上。

在一些实施例中，两个所述喷嘴之间的间距可调。

在一些实施例中，所述喷嘴组件还包括加长件，所述加长件的一端连接所述安装板，另一端连接所述位置调整机构。

在一些实施例中，所述喷涂机构还包括涂料箱，所述涂料箱包括：

托盘，所述托盘设置在所述机架上；

箱体，用于储存涂料，所述箱体设置在所述托盘上；以及

称重传感器，所述称重传感器设置在所述托盘的底部。

在一些实施例中，所述喷涂机构还包括喷涂机，所述喷涂机设置在所述机架上，所述喷涂机通过管路分别连通所述喷嘴组件和所述箱体，并能将所述箱体中的涂料通过管路输送至所述喷嘴组件。

在一些实施例中，所述喷涂机器人还包括：

可移动底盘，所述机架设置在所述可移动底盘上；以及

导航机构，用于指引所述可移动底盘前往工作位置，所述导航机构设置在所述机架上。

在一些实施例中，所述导航机构包括：

导航仪，所述导航仪能根据地形构建地图或通过导入环境模型实现场景内特征点校核，并自动计算出作业运动路径；

防护罩，安装在所述机架上，所述导航仪设置在所述防护罩内，所述防护罩的侧壁上设有通孔；以及

风扇，所述风扇固定在所述防护罩的侧壁上，且所述风扇的出风方向朝向所述导航仪。

本发明喷涂机器人至少具有以下有益效果：通过将翻转机构分别连接机架和用于调整喷嘴组件位置的位置调整机构，并将翻转机构设计成能够带动位置调整机构上下翻转，从而在机器人进出场空间限制的情况下可以通过翻转机构带动位置调整机构向下翻转降低整机高度，以适应进出场空间高度，提高了机器人进出场空间适应能力；在进行喷涂作业时又可通过翻转机构带动位置调整机构向上翻转以达到较高的喷涂范围，满足了同机型多场合应用需求。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的喷涂机器人的结构示意图；

图2为图1所示喷涂机器人处于喷涂状态的结构示意图；

图3为图1所示喷涂机器人处于进出场状态的结构示意图；

图4为本发明实施方式提供的可移动底盘和机架的结构示意图；

图5为本发明实施方式提供的喷嘴组件的结构示意图；

图6为图1所示喷涂机器人的局部结构示意图；

图7为本发明实施方式提供的导航机构的结构示意图；

附图标号说明：

可移动底盘1，行走轮组件11，框架12，机架2，翻转机构3，翻转架31，轴承座32，第一连杆33，第二连杆34，弹性元件35，定位杆36，位置调整机构4，法兰41，喷涂机构5，喷嘴组件51，喷涂机52，涂料箱53，喷嘴511，安装板512，加长件513，箱体531，托盘532，称重传感器533，导航机构6，防护罩61，风扇62，导航仪63，电控柜7。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

本实施方式公开了一种喷涂机器人，该喷涂机器人可适用于一般建筑天花板、房梁、立面墙和立柱等区域的自动化喷涂作业，有效改善目前喷涂领域存在的作业环境差、安全系数低、劳动强度大、喷涂效率低、厚度不均匀等问题。

如图1至图7所示，喷涂机器人包括机架2、喷涂机构5、位置调整机构4和翻转机构3，其中，喷涂机构5设置在机架2上，喷涂机构5包括用于喷涂涂料的喷嘴组件51；位置调整机构4用于调整喷嘴组件51的位置，喷嘴组件51设置在位置调整机构4上；翻转机构3分别连接位置调整机构4和机架2，且翻转机构3能够带动位置调整机构4上下翻转。

上述喷涂机器人，通过将翻转机构3分别连接机架2和用于调整喷嘴组件51位置的位置调整机构4，并将翻转机构3设计成能够带动位置调整机构4上下翻转，从而在机器人进出场空间限制的情况下可以通过翻转机构3带动位置调整机构4向下翻转降低整机高度，以适应进出场空间高度，提高了机器人进出场空间适应能力；在进行喷涂作业时又可通过翻转机构3带动位置调整机构4向上翻转以达到较高的喷涂范围，满足了同机型多场合应用需求。

在实际喷涂作业过程中，喷涂机器人通过位置调整装置带动喷嘴组件51移动至待喷涂作业面。可选地，位置调整装置可以为但不限于为六自由度运动机构，优选为六自由度运动机构，调整更灵活，并能提高喷嘴组件51到达目标喷涂区域的定位精度。在一些实施例中，位置调整装置为具有六个自由度的机械臂，机械臂的末端通过法兰41与喷嘴组件51相连，通过该机械臂可带动喷嘴组件51到达空间内任意位置，能够实现对凹槽等异形面的有效喷涂。

在一些实施例中，翻转机构3包括翻转架31、第一定位组件和第二定位组件，其中，翻转架31可上下翻转地连接在机架2上，位置调整机构4安装在翻转架31上；第一定位件分别与翻转架31和机架2可拆卸连接，并能够在翻转架31翻转至第一位置时使翻转架31定位；第二定位件分别与翻转架31和机架2连接，并能够在翻转架31翻转至第二位置时使翻转架31定位。

如图2所示，在一些实施例中，第一定位组件包括定位杆36和两个定位板，两个定位板分别连接在定位杆36的两端，且两个定位板相互垂直，其中一个定位板能与机架2可拆卸连接，另一定位板能与翻转架31可拆卸连接。结合图2和图3所示，通过翻转架31带动位置调整装置向下翻转可实现位置调整装置90°位置变换，从而使整机高度下调以满足多种场合进场高度要求。

在实际使用过程中，当需要降低机器人的整机高度时，通过人工拆除第一定位组件，即人工解除两个定位板分别与机架2和翻转架31的连接，然后将翻转架31向下翻转，实现人工翻转助力，减轻操作强度，提高进出场空间适应能力。

如图2所示，在一些实施例中，第二定位组件包括第一连杆33、第二连杆34和弹性元件35，第一连杆33的一端与翻转架31铰接；第二连杆34的一端与机架2铰接，第二连杆34的另一端与第一连杆33的另一端铰接；弹性元件35的一端与机架2连接，另一端与第一连杆33的另一端铰接，且弹性元件35和第一连杆33的铰接点与第二连杆34和第一连杆33的铰接点重合。

上述结构的第二定位组件可以实现翻转架31的灵活翻转和翻转后的有效定位，当翻转架31向上翻转时，弹性元件35被拉长，翻转架31通过第一定位组件定位；当翻转架31向下翻转时，弹性元件35在弹性回复力的作用下回缩，翻转架31通过第二定位组件的支撑而定位。

具体地，如图2和图3所示，第一连杆33的长度大于第二连杆34的长度，第二连杆34与机架2的连接点位置高于弹性元件35与机架2的连接点位置。可选地，弹性元件35可以是但不限于是弹簧或者其它能够提供弹性回复力的元件。在一些实施例中，翻转机构3还包括轴承座32，轴承座32与机架2可拆卸连接，翻转架31与轴承座32铰接，翻转架31与轴承座32的铰接处设有轴承，轴承使得翻转架31翻转时更顺畅。

如图5所示，在一些实施例中，喷嘴组件51包括安装板512和两个喷嘴511，两个喷嘴511用于雾化和喷出涂料，安装连接位置调整机构4，两个喷嘴511间隔设置在安装板512上。具体地，喷嘴511通过安装架安装在安装板512上，位置调整机构4带动喷嘴511精确定位喷涂区域，涂料经喷嘴511雾化后均匀地喷涂在立面、立柱、天花板和凹槽等作业区域。

可选地，喷嘴组件51中的每个喷嘴511分别对应一个电磁阀并由控制系统单独控制开闭状态，单-双喷嘴511模式可实时切换，喷涂作业时可根据实际需求来选择喷嘴511，提高了喷涂效率和灵活性，较传统单喷嘴511作业效率明显提升。例如，可以根据待喷涂作业面的大小来选择使用一个喷嘴511工作还是两个喷嘴511同时工作，当待喷涂作业面较小时可使用一个喷嘴511喷涂涂料，以避免涂料浪费，有效提高涂料利用率；当待喷涂作业面较大时，则可以同时使用两个喷嘴511进行喷涂涂料，以提高喷涂效率。又如，可以根据待喷涂作业面与喷嘴511的相对位置选择用哪一个喷嘴511喷涂涂料，例如喷涂角落区域时，可选择相对靠近该角落区域的喷嘴511进行喷涂。

在一些实施例中，两个喷嘴511之间的间距可调，以满足狭小凹槽区域的喷涂需求，扩大设备应用范围。

具体地，两个喷嘴511在安装板512的长度方向上排列设置，可以沿安装板512的长度方向上设置一排用于安装喷嘴511的安装孔，通过调整喷嘴511在安装板512长度方向上的固定位置，实现改变两个喷嘴511之间的间距；或者，也可以在安装板512上设置用于安装喷嘴511的长条形孔，长条形孔的长度方向与安装板512的长度方向相同，通过调整喷嘴511在长条形孔长度方向上的固定位置，改变两个喷嘴511之间的间距。

在一些实施例中，喷嘴组件51还包括加长件513，加长件513的一端连接安装板512，另一端连接位置调整机构4，依靠加长件513可使喷嘴511抵达狭小凹型槽区域进行喷涂，扩大设备应用范围。可选地，加长件513可以是杆状的。

如图6所示，在一些实施例中，喷涂机构5还包括涂料箱53和一些管路附件，涂料箱53包括托盘532、箱体531和称重传感器533，其中，托盘532设置在机架2上；箱体531用于储存涂料，箱体531设置在托盘532上；称重传感器533设置在托盘532的底部，用于监控箱体531内的涂料量。具体地，在向箱体531加涂料的过程中称重传感器533会实时反馈重量信息以判断是否加满；当箱体531内的涂料不足时，称重传感器533会反馈信息至控制系统提醒加料。

在一些实施例中，喷涂机构5还包括喷涂机52，喷涂机52设置在机架2上，喷涂机52通过管路分别连通喷嘴组件51和箱体531，并能将箱体531中的涂料通过管路输送至喷嘴组件51。具体地，位置调整机构4带动喷嘴511精确定位喷涂区域，喷涂机52将涂料箱53中的涂料通过管路输送到喷嘴511处，喷嘴511将涂料雾化后均匀地喷涂在立面、立柱、天花板和凹槽等喷涂作业区域。

如图1至图4所示，在一些实施例中，喷涂机器人还包括可移动底盘1、导航机构6和电控柜7，可移动底盘1起到移动平台的作用，机架2和电控柜7设置在可移动底盘1上；导航机构6设置在机架2上，用于指引可移动底盘1前往工作位置。

具体地，电控柜7设置在机架2的一侧，导航仪63位于机架2的上方，可移动底盘1在导航机构6的指引下搭载其上的各装置前往工作区域内的指定位置。可移动底盘1与机架2、电控柜7采用模块化设计，方便维修、安装以及运输，安装时可通过螺栓连接。

如图4所示，在一些实施例中，机架2由多根方管及钣金拼焊而成，可移动底盘1包括三组行走轮组件11和用于固定三组行走轮组件11的框架12，三组行走轮组件11采用电伺服控制方式，可实现平面内全向移动。可以理解的，通过采用具有三组行走轮组件11的全向可移动底盘1可以简化结构，且运动可靠，越障能力明显提升，机器人正常作业过程中不需人工协助，可实现全域自动行走，因此该可移动底盘1可搭载喷涂机构5实现全域喷涂作业，解决了传统作业不适合大范围活动作业的问题。

具体地，如图7所示，导航机构6包括导航仪63、防护罩61和风扇62，导航仪63能根据地形构建地图或通过导入环境模型实现场景内特征点校核，并自动计算出作业运动路径；防护罩61安装在机架2上，导航仪63设置在防护罩61内，防护罩61的侧壁上设有通孔；风扇62固定在防护罩61的侧壁上，且风扇62的出风方向朝向导航仪63，以防止喷涂过程中涂料粘附在导航仪63上而影响导航仪63的正常工作。

进一步地，机器人通过一系列传感器可以识别其规划路线上存在的静态或动态障碍物，并实时更新路径以绕过障碍物，通过采用这种障碍物识别及自主避让控制策略，机器人实现精准定位喷涂区域，可以自动完成平面墙、天花板、房梁、立柱、凹槽的自动喷涂，解决了喷涂空间路况复杂多变无法通过固定程序实现自动作业的问题。

在一些实施例中，风扇62的数量为两个，两个风扇62分别设置在导航仪63左右两边的防护罩61侧壁上，从而能更有效地吹走飘落的涂料。在进行喷涂作业的过程中，两个风扇62斜对着导航仪63吹风，防止喷涂过程中涂料飘落并粘附在导航仪63上影响导航仪63的正常工作。

图1至图7所示实施例的喷涂机器人的工作过程如下：

(1)喷涂机器人以待机状态移动到作业地，根据定位与导航机构6自主建图，或通过导入三维模型建立作业空间地图；

(2)喷涂机器人向喷涂起始位置行进，行进过程中机器人感知其规划路线上存在静态或动态障碍物时，实时更新路径，绕过障碍物，到达喷涂起始位置；

(3)喷涂机器人对场景内特征点进行校核，自动计算喷嘴511作业路径，规划喷嘴511开闭策略，实现范围内全域最优化喷涂；

(4)在完成一工位的喷涂作业后，可移动底盘1搭载其上的其它装置自主移动至下一工位，重复步骤(3)作业；

(5)喷涂机器人实时监测供配电系统状态和参数以及涂料剩余量，根据电源管理策略自动完成充电，人机协作完成半自动涂料添加；

(6)重复步骤(3)至步骤(5)，直至整个作业区域喷涂完成。

需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种喷涂机器人，其特征在于，包括：

机架(2)；

喷涂机构(5)，设置在所述机架(2)上，所述喷涂机构(5)包括用于喷涂涂料的喷嘴组件(51)；

位置调整机构(4)，用于调整所述喷嘴组件(51)的位置，所述喷嘴组件(51)设置在所述位置调整机构(4)上；以及，

翻转机构(3)，所述翻转机构(3)分别连接所述位置调整机构(4)和所述机架(2)，且所述翻转机构(3)能够带动所述位置调整机构(4)上下翻转。

2.根据权利要求1所述的喷涂机器人，其特征在于，所述翻转机构(3)包括：

翻转架(31)，所述翻转架(31)可上下翻转地连接在所述机架(2)上，所述位置调整机构(4)安装在所述翻转架(31)上；

第一定位组件，所述第一定位件分别与所述翻转架(31)和所述机架(2)可拆卸连接，并能够在所述翻转架(31)翻转至第一位置时使所述翻转架(31)定位；以及，

第二定位组件，所述第二定位件分别与所述翻转架(31)和所述机架(2)连接，并能够在所述翻转架(31)翻转至第二位置时使所述翻转架(31)定位。

3.根据权利要求2所述的喷涂机器人，其特征在于，所述第一定位组件包括：

定位杆(36)；以及，

两个定位板，两个所述定位板分别连接在所述定位杆(36)的两端，且两个所述定位板相互垂直，其中一个所述定位板能与所述机架(2)可拆卸连接，另一所述定位板能与所述翻转架(31)可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的喷涂机器人，其特征在于，所述第二定位组件包括：

第一连杆(33)，所述第一连杆(33)的一端与所述翻转架(31)铰接；

第二连杆(34)，所述第二连杆(34)的一端与所述机架(2)铰接，所述第二连杆(34)的另一端与所述第一连杆(33)的另一端铰接；以及，

弹性元件(35)，所述弹性元件(35)的一端与所述机架(2)连接，另一端与所述第一连杆(33)的另一端铰接，且所述弹性元件(35)和所述第一连杆(33)的铰接点与所述第二连杆(34)和所述第一连杆(33)的铰接点重合。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的喷涂机器人，其特征在于，所述翻转机构(3)还包括轴承座(32)，所述轴承座(32)与所述机架(2)可拆卸连接，所述翻转架(31)与所述轴承座(32)铰接，所述翻转架(31)与所述轴承座(32)的铰接处设有轴承。

6.根据权利要求1所述的喷涂机器人，其特征在于，所述喷嘴组件(51)包括：

安装板(512)，所述安装连接所述位置调整机构(4)；以及，

两个喷嘴(511)，用于雾化和喷出涂料，两个所述喷嘴(511)间隔设置在所述安装板(512)上。

7.根据权利要求6所述的喷涂机器人，其特征在于，两个所述喷嘴(511)之间的间距可调。

8.根据权利要求6或7所述的喷涂机器人，其特征在于，所述喷嘴组件(51)还包括加长件(513)，所述加长件(513)的一端连接所述安装板(512)，另一端连接所述位置调整机构(4)。

9.根据权利要求1所述的喷涂机器人，其特征在于，所述喷涂机构(5)还包括涂料箱(53)，所述涂料箱(53)包括：

托盘(532)，所述托盘(532)设置在所述机架(2)上；

箱体(531)，用于储存涂料，所述箱体(531)设置在所述托盘(532)上；以及，

称重传感器(533)，所述称重传感器(533)设置在所述托盘(532)的底部。

10.根据权利要求9所述的喷涂机器人，其特征在于，所述喷涂机构(5)还包括喷涂机(52)，所述喷涂机(52)设置在所述机架(2)上，所述喷涂机(52)通过管路分别连通所述喷嘴组件(51)和所述箱体(531)，并能将所述箱体(531)中的涂料通过管路输送至所述喷嘴组件(51)。

11.根据权利要求1所述的喷涂机器人，其特征在于，所述喷涂机器人还包括：

可移动底盘(1)，所述机架(2)设置在所述可移动底盘(1)上；以及，

导航机构(6)，用于指引所述可移动底盘(1)前往工作位置，所述导航机构(6)设置在所述机架(2)上。

12.根据权利要求11所述的喷涂机器人，其特征在于，所述导航机构(6)包括：

导航仪(63)，所述导航仪(63)能根据地形构建地图或通过导入环境模型实现场景内特征点校核，并自动计算出作业运动路径；

防护罩(61)，安装在所述机架(2)上，所述导航仪(63)设置在所述防护罩(61)内，所述防护罩(61)的侧壁上设有通孔；以及，

风扇(62)，所述风扇(62)固定在所述防护罩(61)的侧壁上，且所述风扇(62)的出风方向朝向所述导航仪(63)。

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