CN111576803A

CN111576803A - 一种墙面施工机器人和墙面机器人控制方法

Info

Publication number: CN111576803A
Application number: CN202010337270.7A
Authority: CN
Inventors: 姜欣; 陈烨希; 刘云辉
Original assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date: 2020-04-26
Filing date: 2020-04-26
Publication date: 2020-08-25

Abstract

本发明公开了一种墙面施工机器人和墙面机器人控制方法，方法包括：检测激光束的位置，并将所述激光束的位置发送给控制器，所述激光束组成参考面，所述参考面平行于所述墙面；控制器控制执行装置以所述参考面为基准进行墙面施工。本发明能够控制执行装置施工时都参照相同的激光束组成的参考面作为施工基准，进而能够保证施工完成后墙面的平整度。

Description

一种墙面施工机器人和墙面机器人控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其是涉及一种墙面施工机器人和墙面机器人控制方法。

背景技术

随着社会进步，人们对工作环境和工作强度有着越来越高的要求，建筑工人短缺已成为一个重大的社会问题。目前的室内装修主要依赖人工作业，一方面，工作环境恶劣、工作强度大、工人薪资高，大大提升了劳动力成本；另一方方面，为保证装修质量，要求工人具有较高的技术水平和工作经验。为减轻对人力的依赖，机械化、自动化是未来装修行业的发展趋势。机器人在室内装修行业中能完成的工作主要包括墙内布线、墙面及天花板的喷漆、抹腻子、打磨、贴砖等。

现有的方案普遍使用移动底盘加机械臂的方案来模拟人工操作。移动底盘用来控制移动，机械臂用来模拟人手部的操作。在毛胚墙完成后，机器械臂对墙面进行抹腻子、打磨、喷漆等操作，再通过底盘移动到下一个工作位置重复操作，最终实现整面墙的施工。由于墙面施工范围通常远大于机械臂工作范围，所以在工作过程中底盘必须移动，移动后一般通过激光雷达和相应的SLAM算法来确定机器人在室内的位置，而此种方式的定位精度只能达到厘米级别，机器人移动粉刷完整个房间后，会导致部分墙壁没有进行粉刷，出现粉刷缝隙。另外，由于毛坯墙本身为不平整墙面，若以毛坯墙为基准统一粉刷至一定厚度的方式，进行墙面施工，无法满足国标对墙面平整度的要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种墙面施工机器人，能够提供高精度的施工平面基准，进而保证墙面整体施工的精度。

本发明还提出一种墙面机器人控制方法。

本发明还提出一种计算机可读存储介质。

第一方面，本发明的一个实施例提供了一种墙面施工机器人，包括：

执行装置，用于对墙面进行施工；

检测装置，用于检测激光束，并将所述激光束的位置发送给控制器，所述激光束组成参考面，所述参考面平行于所述墙面；

控制器，用于接收所述参考面的位置，并控制所述执行装置以所述参考面的位置为基准进行墙面施工。

进一步地，所述检测装置包括CCD传感器，用于检测所述参考面，并将所述参考面的位置发送给所述控制器。

进一步地，所述检测装置还包括：滤光片，所述滤光片置于所述CCD传感器的感光部前，用于滤除所述墙面反射光。

进一步地，所述CCD传感器的数量为三个，用于定位所述参考面。

进一步地，所述检测装置还包括防撞机构，所述防撞机构用于保护所述CCD传感器。

进一步地，所述执行装置包括机械臂，所述机械臂包括第一端部和第二端部，所述检测装置设置于所述机械臂的第一端部，所述机械臂的第二端部用于设置施工工具。

进一步地，还包括移动底盘，所述移动底盘用于控制墙面施工机器人移动。

第二方面，本发明的一个实施例提供了一种包含激光透射仪的一种墙面施工机器人，包括：

执行装置，用于对墙面进行施工；

激光投射仪，用于投射激光束，所述激光束组成参考面，所述参考面平行于墙面方向，且所述参考面与所述墙面间隔预设距离，所述参考面用于为所述墙面的施工提供基准；

检测装置，用于检测激光束，并将所述参考面的位置发送给控制器；

控制器，用于所述参考面的位置，并控制执行装置以参考面的位置为基准进行墙面施工。

第三方面，本发明的一个实施例提供了一种墙面机器人控制方法，包括：

检测激光束的位置，并将所述激光束的位置发送给控制器，所述激光束组成参考面，所述参考面平行于所述墙面；

控制器控制执行装置以所述参考面为基准进行墙面施工。

第四方面，本发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行的墙面机器人控制方法。

根据本发明的一些实施例的一种墙面施工机器人和墙面机器人控制方法，通过激光投射仪投射出的激光束组成参考面，通过检测装置检测参考面，并将参考面的位置发送给控制器，控制执行装置以参考面为基准进行墙面施工，使得执行装置施工时都参照相同的参考面基准，进而能够保证施工完成后墙面的平整度。

附图说明

图1是本发明实施例中一种墙面施工机器人的一具体使用状态示意图；

图2是本发明实施例中墙面机器人控制方法流程示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，示出了本发明实施例中墙面施工机器人示意图，包括：执行装置100、检测装置200和控制器(图中未示)。

执行装置100，用于对墙面进行施工。

检测装置200，用于检测激光束，并将激光束的位置发送给控制器，激光束可由激光透射仪300发出，并且激光透射仪300投射范围较大，光线基本上可以覆盖整面墙壁。激光束组成参考面400，参考面方向为xy平面方向，平行于墙面方向，为整面墙壁的施工提供一个统一的基准。

控制器(图中未示)，用于接收检测装置检测的参考面的位置，并控制执行装置以参考面的位置为基准进行墙面施工，如将前面统一粉刷至z轴方向的预设位置。

现有的墙面施工中，无论是人工操作还是机器操作，都受到视角的限制，只能保证局部区域的平整度，整体墙面的不同施工区域之间的共面关系往往很难保证，本实施例通过激光投射仪300投射出的激光组成参考面，通过检测装置200检测激光，并将位置发送给控制器，控制执行装置100以参考面为基准进行墙面施工，使得执行装置施工时都参照相同的激光基准，进而能够保证施工后完成墙面的平整度。

在一个具体的实施例中，激光投射仪激光精度为±0.2mm/m，激光宽度1.5mm左右，最大的工作半径为12m。

检测装置包括CCD传感器，CCD传感器的数量为三个，且位置不在一条直线上，以定位参考面。本实施例中采用东芝的TCD1304线阵CCD传感器，该传感器可以检测到感光区域上不同像素点的光强，为了防止墙面反射光对CCD传感器的干扰，本实施例中还包括滤光片，滤光片置于光传感器的感光部前，用于滤除墙面反射光，本实施例中滤光片的透过率为1％。

检测装置也可以为可以检测激光的其他类型传感器，在此不做限定。由于，在几何学中，三个不在同一直线上的点即可确定一个参考面，因此检测装置至少为三个，但不限定于三个。

由于CCD传感器为精密元件，不能承受太大外力冲击，若机执行机构移动过程中与墙面发生碰撞，则有可能对传感器发生破坏。在一个实施例中，还包括防撞机构，防撞机构用于保护CCD传感器，防撞机构位于CCD传感器前部，具体的，防撞机构为弹簧摆杆微动行程开关，一旦弹簧摆杆受到任意方向变形即防撞机构可能已经触碰到了墙面等障碍物，则触发开关，发送信号给控制器，控制器控制执行装置立即停止。

在墙面施工过程中，包含抹腻子、打磨、喷漆等工序，对应的工具也不尽相同，如刮板、打磨头、喷头等。为了适应不同工序的要求，具体的实施例中，执行机构包括：机械臂110和施工工具120，施工工具包括但不限于刮板、打磨头、滚轴等。机械臂包括第一端部和第二端部，检测装置设置于机械臂的第一端部，机械臂的第二端部用于设置施工工具，如刮板、打磨头等，根据需要灵活设置，增加了应用的范围。

在一个实施例中，还包括移动底盘130，施工工具安装于机械臂110的一端，机械臂110固定于移动底盘130上，机械臂110可以随移动底盘130移动，并控制施工工具120对墙面进行施工。

在另一些实施例中，还公开了一种包含激光透射仪的墙面施工机器人，包括：

执行装置，用于对墙面进行施工。

激光投射仪，用于投射激光束，激光束组成参考面，参考面平行于墙面方向，且所述参考面与墙面间隔预设距离，所述参考面用于为墙面的施工提供基准。

检测装置，用于检测激光束，并将参考面的位置发送给控制器。

控制器，用于参考面的位置，并控制执行装置以参考面的位置为基准进行墙面施工。

如图2所示，本实施例中还公开一种墙面机器人控制方法，包括步骤：

S100，检测激光束的位置，并将激光束的位置发送给控制器，激光束组成参考面，所述参考面平行于所述墙面。

S200，控制器控制执行装置以参考面为基准进行墙面施工。

发明的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行的墙面机器人控制方法。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.一种墙面施工机器人，其特征在于，包括：

执行装置，用于对墙面进行施工；

2.根据权利要求1所述的一种墙面施工机器人，其特征在于，所述检测装置包括CCD传感器，用于检测所述参考面，并将所述参考面的位置发送给所述控制器。

3.根据权利要求2所述的一种墙面施工机器人，其特征在于，所述检测装置还包括：滤光片，所述滤光片置于所述CCD传感器的感光部前，用于滤除所述墙面的反射光。

4.根据权利要求2所述的一种墙面施工机器人，其特征在于，所述CCD传感器的数量为三个，用于定位所述参考面。

5.根据权利要求2所述的一种墙面施工机器人，其特征在于，所述检测装置还包括防撞机构，所述防撞机构用于保护所述CCD传感器。

6.根据权利要求1所述的一种墙面施工机器人，其特征在于，所述执行装置包括机械臂，所述机械臂包括第一端部和第二端部，所述检测装置设置于所述机械臂的第一端部，所述机械臂的第二端部用于设置施工工具。

7.根据权利要求1至6任一项所述的墙面施工机器人，其特征在于，还包括移动底盘，所述移动底盘用于控制墙面施工机器人移动。

8.一种包含激光透射仪的墙面施工机器人，其特征在于，包括：

执行装置，用于对墙面进行施工；

激光投射仪，用于投射激光束，所述激光束组成参考面，所述参考面平行于墙面；

9.一种墙面机器人控制方法，其特征在于，包括：

控制器控制执行装置以所述参考面为基准进行墙面施工。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求9的墙面机器人控制方法。