CN112571185B - 一种建筑施工用智能地坪研磨机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑施工用智能地坪研磨机，其包括可移动车体、研磨装置以及智能控制模块；其中，可移动车体具备由电机驱动的主动轮以及用于为所述电机供电的电池；研磨装置包括研磨头以及用于驱动所述研磨头运转的内燃机；智能控制模块与所述电机控制连接，其包括智能控制器与探测传感器组。本发明的建筑施工用智能地坪研磨机通过设置混合动力，使得可移动车体的主动轮与研磨头分别由电机以及内燃机驱动，电机可使得主动轮的转动可控性强，内燃机可为研磨头提供足够的功率用于研磨，且由于研磨头的运转无需消耗电能，地坪研磨机的电池电量可维持较长时间的续航。

Description

一种建筑施工用智能地坪研磨机
技术领域
本发明涉及建筑智能化装备技术领域，特别是涉及一种建筑施工用智能地坪研磨机。
背景技术
地坪磨机主要用于地面的研磨处理，它能有效打磨水磨石、混凝土表层及环氧砂浆层和旧的环氧地面等。如专利201780034496.6所示为一种现有的典型的地坪研磨机，该地坪研磨机需要人工随行并操纵运转，且地坪研磨机的主动轮以及研磨头均由电机驱动运转，由于研磨头的运行功率要求高，因此，需要配备大功率的电机。这类地坪研磨机要么需要一根长电源线连接供电插头才能使用，要么需要内置电池，前一种供电形式使得地坪研磨机的运行灵活性与运动范围受限；对于后一种供电形式，由于地坪研磨机的运行功率高，需要经常对电池进行充电，由于电池充电速度慢，会极大影响地坪研磨的作业效率。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无需拖着电源线走且连续工作时间久的建筑施工用智能地坪研磨机。
技术方案：为实现上述目的，本发明的建筑施工用智能地坪研磨机，其包括：
可移动车体，其具备由电机驱动的主动轮以及用于为所述电机供电的电池；
研磨装置，其包括研磨头以及用于驱动所述研磨头运转的内燃机；以及
智能控制模块，其与所述电机控制连接，其包括智能控制器与探测传感器组。
进一步地，还包括发电机；
所述内燃机的动力输出轴与所述发电机的动力输入轴驱动连接；
所述发电机与所述电池电连接以向所述电池输出电能。
进一步地，所述内燃机的动力输出轴与所述发电机的动力输入轴之间设置有第一离合器。
进一步地，所述可移动车体包括车架，所述车架上对称安装有两个所述主动轮，每个所述主动轮分别由一独立的电机驱动。
进一步地，两个所述电机均连接动力耦合装置，所述动力耦合装置的输出端与所述研磨头之间设置有设置有第二离合器；所述内燃机与所述研磨头之间设置有第三离合器。
进一步地，所述动力耦合装置包括太阳轮、行星架、行星轮、齿圈，所述齿圈具有内齿轮部与外齿轮部；所述行星架、太阳轮以及所述齿圈均相对于所述车架转动安装；
所述行星轮转动安装在所述行星架上，且所述行星轮与所述太阳轮啮合；所述行星轮与所述齿圈的内齿轮部啮合；
两个所述电机分别连接所述太阳轮与所述行星架驱动连接。
进一步地，所述动力耦合装置还包括输出齿轮与输出轴，所述外齿轮部与输出齿轮啮合，所述第二离合器用于建立或断开所述输出齿轮与所述输出轴之间的动力传递关系；所述输出轴通过过渡齿轮组与所述研磨头建立传动关系。
进一步地，所述可移动车体上还安装有吸尘装置。
有益效果：本发明的建筑施工用智能地坪研磨机通过设置混合动力，使得可移动车体的主动轮与研磨头分别由电机以及内燃机驱动，电机可使得主动轮的转动可控性强，内燃机可为研磨头提供足够的功率用于研磨，且由于研磨头的运转无需消耗电能，地坪研磨机的电池电量可维持较长时间的续航。
附图说明
附图1为建筑施工用智能地坪研磨机的第一视角结构图；
附图2为建筑施工用智能地坪研磨机的第二视角结构图；
附图3为智能地坪研磨机的动力系统的系统结构图。
图中：可移动车体1；主动轮11；车架12；电机13；电池14；从动轮15；研磨装置2；研磨头21；内燃机22；智能控制模块3；相机31；发电机4；动力耦合装置5；太阳轮51；行星架52；行星轮53；齿圈54；输出齿轮55；输出轴56；过渡齿轮组57；第一离合器61；第二离合器62；第三离合器63；吸尘装置7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示的建筑施工用智能地坪研磨机(以下简称“地坪研磨机”)，其包括可移动车体1、研磨装置2以及智能控制模块3。
其中，可移动车体1包括车架12，所述车架12上对称安装有两个所述主动轮11，且车架12上可按需安装若干从动轮15，每个所述主动轮11分别由一独立的电机13驱动，且所有所述电机13均连接电池14，电池14可蓄积电能并为各电机13提供电能以使各电机13可运转。
研磨装置2包括研磨头21以及用于驱动所述研磨头21运转的内燃机22。
智能控制模块3与所述电机控制连接，其包括智能控制器与探测传感器组。探测传感器组与电机13均连接所述智能控制器，且智能控制器也能控制内燃机22的启停以及运行速度。探测传感器组可用于探测环境信息，使得地坪研磨机运行过程中可进行自动导航与智能避障。
通过上述结构，由于可移动车体1由电机13提供动力，智能控制器对电机13的转速可进行精确控制以保证可移动车体1的行走精度；研磨头21作业时其转速要求不高，因此采用内燃机22驱动其运转，不仅可保证驱动扭矩，而且由于内燃机22的能量来源是油，不需要消耗电池14的电量，因此，电池14只需要为电机13供电，可移动车体1的续航里程长，且用户可随时为内燃机22连接的油箱加油，不会产生能源焦虑。
优选地，本发明之地坪研磨机还包括发电机4；所述内燃机22的动力输出轴与所述发电机4的动力输入轴驱动连接；所述内燃机22的动力输出轴与所述发电机4的动力输入轴之间设置有第一离合器61。所述发电机4与所述电池电连接以向所述电池输出电能。第一离合器61与智能控制器连接，如此，当电池14的电量小于第一预设值，智能控制器可控制第一离合器61接合，使得内燃机22的动力输出轴与所述发电机4的动力输入轴之间建立传动连接关系，如此内燃机22可一边驱动研磨头21运转，一边驱动发电机4运转使其输出电能为电池14充电，直至电池14的剩余电量高于第二预设值，智能控制器控制第一离合器61断开。通过上述结构，可防止在执行较大面积研磨任务时，电池14电量无法支撑可移动车体1走完全程，利用内燃机22与发电机4发电对电池14进行补充电量，可及时为电池14补充电量，提升可移动车体1的续航里程。
由于在有的情况下，有可能出现油箱里的燃油耗尽而没有备用燃油的情况，如此，研磨头21将无法继续运行，为了解决该问题，可通过两个电机13为研磨头21提供动力，具体方案如下：两个所述电机13均连接动力耦合装置5，所述动力耦合装置5的输出端与所述研磨头21之间设置有设置有第二离合器62；所述内燃机22与所述研磨头21之间设置有第三离合器63。第二离合器62与第三离合器63均连接智能控制器。由于两个电机13的转速经常不一致，设置动力耦合装置5将两个电机13的动力进行汇合后输出给研磨头21。当油箱的燃油耗尽时，智能控制器先控制第三离合器63断开，再控制第二离合器62闭合，如此，可将两个电机13的动能传递至研磨头21，使研磨头21继续运转。
具体地，所述动力耦合装置5包括太阳轮51、行星架52、行星轮53、齿圈54，所述齿圈54具有内齿轮部与外齿轮部；所述行星架52、太阳轮51以及所述齿圈54均相对于所述车架12转动安装；所述行星轮53转动安装在所述行星架52上，且所述行星轮53与所述太阳轮51啮合；所述行星轮53与所述齿圈54的内齿轮部啮合；两个所述电机13分别连接所述太阳轮51与所述行星架52驱动连接。通过该结构，可实现两个电机13动力的平顺耦合，且两个电机13不会相互干扰，不会影响各主动轮11的转动。
此外，所述动力耦合装置5还包括输出齿轮55与输出轴56，所述外齿轮部与输出齿轮55啮合，所述第二离合器62用于建立或断开所述输出齿轮55与所述输出轴56之间的动力传递关系；所述输出轴56通过过渡齿轮组57与所述研磨头21建立传动关系，过渡齿轮组57可起到变速作用，使得研磨头21的转动速度与可移动车体1的运行速度相匹配。
优选地，所述可移动车体1上还安装有吸尘装置7。所述吸尘装置7可吸收并过滤研磨过程中产生的粉尘，防止污染工作区域对工作区域内的其他人员造成较大影响。
此外，上述探测传感器组包括安装在车架12上的相机组，所述相机组包括分别朝前、后、左、右四个方向设置的四个相机31，在周向上每相邻两个相机31的朝向相互垂直，且所述相机组可相对于所述相机组旋转；各相机31分别连接所述智能控制器。
在地坪研磨机作业区域的前、后、左、右四侧均设置有二维码，二维码一般可贴在墙壁上，也可贴在专用的支架上，其中，前、后两侧的二维码分别构成直线阵列，且前后两侧的二维码直线阵列中的二维码一一对置设置，左、右两侧的关键位置处设置有二维码，左、右两侧设置在需要智能地坪研磨机进行拐弯的位置。
地坪研磨机执行研磨作业时，可通过如下步骤进行自主导航运动：
步骤一，通过各所述相机采集图像；
步骤二，判断朝向为前后方向的两个相机中是否至少有一个所述相机的图像中包含二维码；是则执行步骤四，否者执行步骤三；
步骤三，控制所述相机组旋转直至朝向为前后方向的两个相机中至少一个所述相机的图像中包含二维码；执行步骤四；
步骤四，判断朝向为前、后的两个所述相机的图像中是否包含两个对置的二维码；是则执行步骤六，否则执行步骤五；
步骤五，调整所述地坪研磨机的位置，使得朝向为前、后的两个相机的图像中包含两个对置的二维码；执行步骤六；
步骤六，调整所述地坪研磨机的位姿使得两个对置的二维码分别位于朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心；
步骤七，控制所述地坪研磨机运行，并使所述两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心。
通过上述步骤一到七，可实现地坪研磨机进行自动位置校正，通过使两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机的视野的中心可保持地坪研磨机沿直线行走，实现地坪研磨机的自动导航运行并沿途对地面进行研磨作业。
当地坪研磨机的朝向左、右两侧的两个相机中只要有一个相机获取的图像中包含二维码，说明智能地坪研磨机到达转弯位置，控制器首先读取左、右两侧的两个相机获取的图像中的二维码信息，结合前、后两个相机获取的图像中的二维码信息，控制器可获知当前地坪研磨机所在的位置，并根据预先规划的行走路线，控制器可得到在当前位置处的转弯方向并控制地坪研磨机向该转弯方向原地旋转90°后继续向前运行。此后，当朝向左、右两侧的两个相机中只要有一个相机获取的图像中包含二维码，控制器可获知地坪研磨机已到达下一组前后对置的两个二维码之间。当朝向侧向的所述相机获取到包含二维码的图像，控制所述地坪研磨机原地旋转90°，并继续运行。如此可实现智能地坪研磨机沿S形轨迹行走，其研磨完一路再运行到下一路继续研磨，如此循环，可遍历作业区域的表面。
本发明的建筑施工用智能地坪研磨机通过设置混合动力，使得可移动车体的主动轮与研磨头分别由电机以及内燃机驱动，电机可使得主动轮的转动可控性强，内燃机可为研磨头提供足够的功率用于研磨，且由于研磨头的运转无需消耗电能，地坪研磨机的电池电量可维持较长时间的续航。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种建筑施工用智能地坪研磨机，其特征在于，其包括：
可移动车体（1），其具备由电机（13）驱动的主动轮（11）以及用于为所述电机（13）供电的电池（14）；
研磨装置（2），其包括研磨头（21）以及用于驱动所述研磨头（21）运转的内燃机（22）；以及
智能控制模块（3），其与所述电机控制连接，其包括智能控制器与探测传感器组；
还包括发电机（4）；所述内燃机（22）的动力输出轴与所述发电机（4）的动力输入轴驱动连接；
所述发电机（4）与所述电池电连接以向所述电池输出电能；
所述内燃机（22）的动力输出轴与所述发电机（4）的动力输入轴之间设置有第一离合器（61）；
所述可移动车体（1）包括车架（12），所述车架（12）上对称安装有两个所述主动轮（11），每个所述主动轮（11）分别由一独立的电机（13）驱动；
两个所述电机（13）均连接动力耦合装置（5），所述动力耦合装置（5）的输出端与所述研磨头（21）之间设置有设置有第二离合器（62）；所述内燃机（22）与所述研磨头（21）之间设置有第三离合器（63）；
所述第一离合器（61）与所述智能控制器连接；所述第二离合器（62）与第三离合器（63）均连接所述智能控制器；
当所述电池（14）的电量小于第一预设值，智能控制器可控制第一离合器（61）接合，使得内燃机（22）的动力输出轴与所述发电机（4）的动力输入轴之间建立传动连接关系，直至电池（14）的剩余电量高于第二预设值，所述智能控制器控制第一离合器（61）断开；
当所述内燃机（22）连接的油箱中的燃油耗尽时，所述智能控制器先控制所述第三离合器（63）断开，再控制所述第二离合器（62）闭合，以将两个电机（13）的动能传递至所述研磨头（21），使所述研磨头（21）继续运转；
所述动力耦合装置（5）包括太阳轮（51）、行星架（52）、行星轮（53）、齿圈（54），所述齿圈（54）具有内齿轮部与外齿轮部；所述行星架（52）、太阳轮（51）以及所述齿圈（54）均相对于所述车架（12）转动安装；
所述行星轮（53）转动安装在所述行星架（52）上，且所述行星轮（53）与所述太阳轮（51）啮合；所述行星轮（53）与所述齿圈（54）的内齿轮部啮合；
两个所述电机（13）分别连接所述太阳轮（51）与所述行星架（52）驱动连接；
所述动力耦合装置（5）还包括输出齿轮（55）与输出轴（56），所述外齿轮部与输出齿轮（55）啮合，所述第二离合器（62）用于建立或断开所述输出齿轮（55）与所述输出轴（56）之间的动力传递关系；所述输出轴（56）通过过渡齿轮组（57）与所述研磨头（21）建立传动关系；
所述探测传感器组包括安装在车架（12）上的相机组，所述相机组包括分别朝前、后、左、右四个方向设置的四个相机（31），在周向上每相邻两个相机（31）的朝向相互垂直，且所述相机组能够旋转；各相机（31）分别连接所述智能控制器；
在地坪研磨机作业区域的前、后、左、右四侧均设置有二维码，其中，前、后两侧的二维码分别构成直线阵列，且前后两侧的二维码直线阵列中的二维码一一对置设置；左、右两侧的二维码设置在需要智能地坪研磨机进行拐弯的位置；
通过使两个对置的二维码一直维持在朝向为前、后的两个所述相机（31）的视野的中心能保持地坪研磨机沿直线行走，实现地坪研磨机的自动导航运行并沿途对地面进行研磨作业；
当地坪研磨机的朝向左、右两侧的两个相机（31）中只要有一个相机（31）获取的图像中包含二维码，智能控制器首先读取左、右两侧的两个相机（31）获取的图像中的二维码信息，结合前、后两个相机（31）获取的图像中的二维码信息，智能控制器获知当前地坪研磨机所在的位置，并根据预先规划的行走路线，智能控制器得到在当前位置处的转弯方向并控制地坪研磨机向该转弯方向原地旋转90°后继续向前运行；此后，当朝向左、右两侧的两个相机（31）中只要有一个相机（31）获取的图像中包含二维码，智能控制器获知地坪研磨机已到达下一组前后对置的两个二维码之间，控制所述地坪研磨机原地旋转90°，并继续运行。
2.根据权利要求1所述的建筑施工用智能地坪研磨机，其特征在于，所述可移动车体（1）上还安装有吸尘装置（7）。
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