CN113123808A - 一种智能喷浆机器人 - Google Patents

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韩彦峰
凌婧
陈彦嘉
王鑫
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Abstract

本发明公开了一种智能喷浆机器人,包括安装有行走机构的底座，在底座上安装有机械手，机械手包括竖向布置的支撑轴、铰接在支撑轴上端的第一摆臂和铰接在第一摆臂上端的第二摆臂，在底座上还安装有至少一个摄像头，摄像头用于采集巷道支护图像，并通过数据线传输给控制器；控制器用于获取摄像头传输的图像并发送给上位机，并且控制器还用于接收上位机发送的动作指令，控制行走机构、机械手和喷嘴执行动作；上位机用于获取所述控制器发送的图像，并对破损点进行识别和定位，以及向控制器发送动作指令。从而提供了一种基于机器视觉的智能喷浆机器人，不仅可用于巷道支护破损的修补喷涂，也可用于巷道支护施工，可显著地提高喷浆支护的质量和效率。

Description

一种智能喷浆机器人
技术领域
本发明属于巷道支护喷浆设备技术领域,具体地讲,特别涉及一种智能喷浆机器人。
背景技术
目前,煤矿巷道掘进后，为了保证结构的稳定，保障人员的安全，必须进行喷浆支护。喷浆支护是指将水泥浆喷射在岩石上的护面措施，是为了防治墙面空鼓而进行的施工，其具有较高的标准与要求，整体的施工具有较大难度。并且需要定期对巷道支护进行维护，找出破损点进行修补喷涂。传统的破损点识别和修补喷涂均通过人工实现，不仅工作量大，劳动力成本高；而且工程进度很大程度上取决于工人的熟练度。专利文献CN205477658U和CN106979022A均提供了专用于巷道的喷浆机器人，这些喷浆机器人均与环境无信息交互，巷道支护维护工作的开展需要依赖于人工识别破损点，再控制喷浆机器人进行喷浆操作，智能化程度低。目前需要一种较为智能的，灵活性强，效率高，安全环保的喷浆机器人。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的智能喷浆机器人。
本发明的技术方案如下：一种智能喷浆机器人,包括安装有行走机构的底座，在所述底座上安装有机械手，所述机械手包括竖向布置的支撑轴、铰接在支撑轴上端的第一摆臂和铰接在第一摆臂上端的第二摆臂，在所述支撑轴上连接有驱动其绕自身轴线转动的支撑轴驱动装置，在所述第一摆臂和第二摆臂上分别连接有驱动各自摆动的第一摆臂驱动装置和第二摆臂驱动装置；在所述第二摆臂的上端固定有喷嘴；在所述底座上还安装有至少一个摄像头，所述摄像头用于采集巷道支护图像，并通过数据线传输给控制器；所述控制器用于获取摄像头传输的图像并发送给上位机，并且所述控制器还用于接收上位机发送的动作指令，控制行走机构、机械手和喷嘴执行动作；所述上位机用于获取所述控制器发送的图像，并对破损点进行识别和定位，以及向控制器发送动作指令。
本发明通过设置摄像头采集巷道支护图像，通过控制器传输图像到上位机，利用上位机对破损点进行识别和定位，然后向控制器发送动作指令进行喷浆作业，实现巷道支护破损的修补喷涂，从而提供了一种基于机器视觉的智能喷浆机器人，不仅可用于巷道支护破损的修补喷涂，也可直接用于巷道支护施工，可显著地提高喷浆支护的质量和效率。
所述行走机构包括四个万向轮和左右两个驱动轮，四个所述万向轮呈矩阵分布，两个所述驱动轮位于前后两组万向轮之间，并且每一所述驱动轮上均各自连接有驱动轮电机。通过两个驱动轮同速转动，可以实现喷浆机器人的前进和后退，两个驱动轮不同速转动即可实现喷浆机器人的转向；四个万向轮可以对喷浆机器人整体进行稳定的支撑，并确保转向的顺畅和稳定。
每一所述摄像头均通过云台和铰接在云台上的安装板安装在底座上，所述云台上连接有云台转动驱动装置，所述安装板上连接有摄像头摆动驱动装置，摄像头固定在安装板上。利用云台转动驱动装置和摄像头摆动驱动装置，摄像头的方向和角度可调，便于全方位获取巷道支护的图像。
进一步地，所述控制器包括树莓派主板和扩展板，所述扩展板用于控制驱动轮电机、支撑轴驱动装置、第一摆臂驱动装置、第二摆臂驱动装置、云台转动驱动装置和摄像头摆动驱动装置。控制器构成简单，成本低。
进一步地，所述树莓派配置成路由器模式，并启动蓝牙控制进程，所述上位机输入树莓派IP地址，远程登陆树莓派系统即可通过蓝牙传输动作指令。
所述上位机设置有破损点识别算法模块，所述破损点识别算法模块基于OpenCV机器学习原理，利用破损面与正常支护面的图像集进行训练。使破损点识别更加准确。。
有益效果：本发明通过设置摄像头采集巷道支护图像，通过控制器传输图像到上位机，利用上位机对破损点进行识别和定位后利用控制器控制喷浆机器人进行喷浆作业，从而提供了一种基于机器视觉的智能喷浆机器人，有效地提高了巷道支护修补和喷浆支护施工的质量和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的机械结构示意图。
图2为本发明实施例的控制系统示意图。
附图标记：底座1、驱动轮2、万向轮3、支撑轴4、第一摆臂5、第二摆臂6、喷嘴7、供料管8、摄像头9、云台10、安装板11。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本实施例提供一种智能喷浆机器人,包括安装有行走机构的底座1，所述行走机构包括四个万向轮3和左右两个驱动轮2，四个所述万向轮3呈矩阵分布，两个所述驱动轮2位于前后两组万向轮3之间，并且每一所述驱动轮2上均各自连接有驱动轮电机。在所述底座1上安装有机械手，所述机械手包括竖向布置的支撑轴4、铰接在支撑轴4上端的第一摆臂5和铰接在第一摆臂5上端的第二摆臂6。在所述支撑轴4上连接有驱动其绕自身轴线转动的支撑轴驱动装置，在所述第一摆臂5和第二摆臂6上分别连接有驱动各自摆动的第一摆臂驱动装置和第二摆臂驱动装置。所述支撑轴驱动装置、第一摆臂驱动装置、第二摆臂驱动装置均采用舵机。
如图1所示，在所述第二摆臂6的上端固定有喷嘴7，所述喷嘴7上连接有供料管8和气管，所述供料管8连通料箱，所述气管连通气压泵。在所述气压泵上安装有电磁阀，当电磁阀打开时，所述气压泵通过气管向喷嘴7输送高速气体，从而带动供料管8内的浆液喷出。这样利用气压泵的高速气体使喷嘴7的气压小于供料管8压力，实现气体带动浆液从喷嘴7喷出。
如图1和图2所示，在所述底座1上还安装有至少一个摄像头9，所述摄像头9的数量和位置不做限定，以全方位获取巷道支护图像为原则进行布置。每一所述摄像头9均通过云台10和铰接在云台10上的安装板11安装在底座1上，所述云台10上连接有云台转动驱动装置，所述安装板11上连接有摄像头摆动驱动装置，所述摄像头9固定在安装板11上。所述云台转动驱动装置和摄像头摆动驱动装置均采用伺服电机。所述摄像头9用于采集巷道支护图像，并通过数据线传输给控制器。
如图2所示，所述控制器用于获取摄像头9传输的图像并发送给上位机，并且所述控制器还用于接收上位机发送的动作指令，控制行走机构、机械手和喷嘴7执行动作。所述控制器包括树莓派主板和扩展板，所述扩展板用于控制驱动轮电机、支撑轴驱动装置、第一摆臂驱动装置、第二摆臂驱动装置、云台转动驱动装置和摄像头摆动驱动装置。所述树莓派配置成路由器模式，并启动蓝牙控制进程，所述上位机输入树莓派IP地址，远程登陆树莓派系统即可通过蓝牙传输动作指令。并且所述气压泵的电磁阀由树莓派控制。
如图2所示，所述上位机用于获取所述控制器发送的图像，并对破损点进行识别和定位，以及向控制器发送动作指令。所述上位机设置有破损点识别算法模块，所述破损点识别算法模块基于OpenCV机器学习原理，利用破损面与正常支护面的图像集进行训练。
本实施例工作时，在巷道现场采用无人全自动智能操作：上位机向控制器发送指令控制驱动轮2转动，当左右两个驱动轮2同速转动时，即可前进或者后退，当左右两个驱动轮不同速转动时，即可实现转向。摄像头9采集巷道支护的图像通过控制器发送到上位机，上位机对巷道支护的破损点进行识别和定位，并向控制器发送指令，控制器接收指令控制喷浆机器人喷浆修复破损点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种智能喷浆机器人,其特征在于：包括安装有行走机构的底座，在所述底座上安装有机械手，所述机械手包括竖向布置的支撑轴、铰接在支撑轴上端的第一摆臂和铰接在第一摆臂上端的第二摆臂，在所述支撑轴上连接有驱动其绕自身轴线转动的支撑轴驱动装置，在所述第一摆臂和第二摆臂上分别连接有驱动各自摆动的第一摆臂驱动装置和第二摆臂驱动装置；在所述第二摆臂的上端固定有喷嘴；在所述底座上还安装有至少一个摄像头，所述摄像头用于采集巷道支护图像，并通过数据线传输给控制器；
所述控制器用于获取摄像头传输的图像并发送给上位机，并且所述控制器还用于接收上位机发送的动作指令，控制行走机构、机械手和喷嘴执行动作；
所述上位机用于获取所述控制器发送的图像，并对破损点进行识别和定位，以及向控制器发送动作指令。
2.根据权利要求1所述的一种智能喷浆机器人，其特征在于：所述行走机构包括四个万向轮和左右两个驱动轮，四个所述万向轮呈矩阵分布，两个所述驱动轮位于前后两组万向轮之间，并且每一所述驱动轮上均各自连接有驱动轮电机。
3.根据权利要求2所述的一种智能喷浆机器人，其特征在于：每一所述摄像头均通过云台和铰接在云台上的安装板安装在底座上，所述云台上连接有云台转动驱动装置，所述安装板上连接有摄像头摆动驱动装置。
4.根据权利要求3所述的一种智能喷浆机器人，其特征在于：所述控制器包括树莓派主板和扩展板，所述扩展板用于控制驱动轮电机、支撑轴驱动装置、第一摆臂驱动装置、第二摆臂驱动装置、云台转动驱动装置和摄像头摆动驱动装置。
5.根据权利要求4所述的一种智能喷浆机器人，其特征在于：所述树莓派配置成路由器模式，并启动蓝牙控制进程，所述上位机输入树莓派IP地址，远程登陆树莓派系统即可通过蓝牙传输动作指令。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种智能喷浆机器人，其特征在于：所述上位机设置有破损点识别算法模块，所述破损点识别算法模块基于OpenCV机器学习原理，利用破损面与正常支护面的图像集进行训练。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108362323A (zh) * 2018-02-11 2018-08-03 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 隧道衬砌检测机械手臂
CN108757037A (zh) * 2018-04-28 2018-11-06 东南大学 隧道检测修复一体车及新开、陈旧隧道检测修复方法
CN109139045A (zh) * 2018-08-14 2019-01-04 山东科技大学 用于支护煤矿井下巷道的双组份混合喷浆材料及其喷浆装置和方法
CN109139054A (zh) * 2018-10-28 2019-01-04 太原市富利恒工贸有限公司 一种井下巷道机器人喷浆方法及装置
JP2019199784A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 株式会社大林組 吹付支援装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108362323A (zh) * 2018-02-11 2018-08-03 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 隧道衬砌检测机械手臂
CN108757037A (zh) * 2018-04-28 2018-11-06 东南大学 隧道检测修复一体车及新开、陈旧隧道检测修复方法
JP2019199784A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 株式会社大林組 吹付支援装置
CN109139045A (zh) * 2018-08-14 2019-01-04 山东科技大学 用于支护煤矿井下巷道的双组份混合喷浆材料及其喷浆装置和方法
CN109139054A (zh) * 2018-10-28 2019-01-04 太原市富利恒工贸有限公司 一种井下巷道机器人喷浆方法及装置

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