CN113175189B - 铺料机器人及铺料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铺料机器人及铺料装置，其中铺料装置包括铺料机构、水平度调平机构以及直线度调平机构，水平度调平机构包括与铺料机构连接的升降模块，以及与升降模块连接的水平度检测模块。水平度检测模块用于检测水平基准面的位置，升降模块用于驱动水平度检测模块的检测中心与水平基准面保持重合。直线度调平机构包括与铺料机构连接的平移模块，以及与平移模块连接的直线度检测模块。直线度检测模块用于检测竖直基准面的位置，平移模块用于驱动直线度检测模块的检测中心与竖直基准面保持重合。上述铺料机器人及铺料装置能很好地控制垫层铺设的平整度以及直线度。

Description

铺料机器人及铺料装置

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，特别是涉及一种铺料机器人及铺料装置。

背景技术

随着自动化设备的发展以及社会人口老龄化问题的出现，越来越多的行业开始以智能化、自动化的作业方式取代传统的人力劳动。例如在严重依赖人力劳动的建筑行业中，瓷砖铺贴时需要先完成地面垫层的铺设，然后再进行瓷砖铺贴，人为铺设地面垫层时，为了保证瓷砖铺贴的平整度及直线度，需要人工对垫层进行整平，即人工预先在地面四周打上基准标高块，后根据标高快拉筋。由此保证后期整个地面铺设的垫层为同一标高平面，而铺设的垫层直线度则可以通过人工预先在地面弹线或者拉线保证。人工铺设垫层虽然能保证瓷砖铺贴的平整度及直线度，但效率低下，不符合行业智能化、自动化的发展趋势。

若使用自动化设备或者机器人进行铺砖作业，机器人的底盘行走在凹凸不平的楼面时会影响垫层的平整度，而机器人的底盘行走精度差出现斜线行走或自动导航行走不直时，会影响垫层的直线度。若垫层铺设不够平整则后续铺砖会出现严重的高低差；若垫层铺设不直，则在后续铺瓷砖时，可能存在瓷砖局部缺料或者影响换行铺料等问题。然而机器人铺设垫层不可能像人工操作一样，预先打标高块、拉线等操作。因此机器人需要有自己的地面垫层铺设平整度、直线度的控制方案。

发明内容

基于此，有必要针对如何控制垫层铺设的平整度以及直线度问题，提供一种铺料机器人及铺料装置。

一方面，本申请提供一种铺料装置，包括：

铺料机构，所述铺料机构用于铺设物料；

水平度调平机构，所述水平度调平机构包括与所述铺料机构连接的升降模块，以及与所述升降模块连接的水平度检测模块，并且所述铺料机构与所述水平度检测模块能同步运动，所述水平度检测模块用于检测水平基准面的位置，所述升降模块用于驱动所述水平度检测模块做靠近所述水平基准面的运动，并在铺料工作中使所述水平度检测模块的检测中心与所述水平基准面保持重合；以及，

直线度调平机构，所述直线度调平机构包括与所述铺料机构连接的平移模块，以及与所述平移模块连接的直线度检测模块，并且所述铺料机构与所述直线度检测模块能同步运动，所述直线度检测模块用于检测竖直基准面的位置，所述平移模块用于驱动所述直线度检测模块做靠近所述竖直基准面的运动，并在铺料工作中使所述直线度检测模块的检测中心与所述竖直基准面保持重合。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述铺料机构包括：

输料管，所述输料管用于与泵料系统连接；

料仓，所述料仓与所述输料管连通，所述料仓设有出料口；

刮刀，所述刮刀与所述料仓连接并且所述刮刀位于所述出料口处。

在其中一个实施例中，所述平移模块包括：

导轨；

基座，所述基座连接有与所述导轨滑动配合的滑块，所述基座通过所述升降模块与所述铺料机构连接，所述直线度检测模块设置在所述基座上；

第一驱动件，所述第一驱动件设置在所述基座上，所述第一驱动件用于驱动所述基座沿所述导轨移动。

在其中一个实施例中，所述直线度检测模块设置有至少两个，至少两个直线度检测模块间隔地设置在所述基座上。

在其中一个实施例中，所述升降模块包括：

支架，所述支架与所述基座活动连接，并且所述支架的一端连接所述铺料机构，所述支架的另一端连接所述水平度检测模块；

第二驱动件，所述第二驱动件设置在所述基座上并与所述支架连接，所述第二驱动件用于驱动所述支架做升降运动。

在其中一个实施例中，所述升降模块还包括导滑套，所述导滑套与所述基座固定连接，所述支架可活动地穿设在导滑套内。

在其中一个实施例中，所述水平度调平机构设置有至少两个，至少两个所述水平度调平机构间隔地与所述铺料机构连接。

在其中一个实施例中，所述铺料装置还包括第一激光发射器，所述第一激光发射器设置在第一预设位置，所述第一激光发射器用于通过发出的光信号确定所述水平基准面。

在其中一个实施例中，所述铺料装置还包括第二激光发射器，所述第二激光发射器设置在第二预设位置，所述第二激光发射器用于通过发出的光信号确定所述竖直基准面。

在其中一个实施例中，所述水平度检测模块与所述直线度检测模块均包括激光位移测量传感器。

另一方面，本申请还提供一种铺料机器人，包括上述的铺料装置。

上述铺料装置通过升降模块驱动铺料机构以及水平度检测模块连接同步升降，并且在铺料工作中使所述水平度检测模块的检测中心与所述水平基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构铺料机构与水平基准面的相对位置，保证铺料机构到水平基准面的保持固定距离，进而使得铺料机构所铺设的垫层的上表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层水平度的控制，避免了移动底盘行走在不平整路面上而导致的垫片铺设不平整问题。同理，通过平移模块驱动铺料机构以及直线度检测模块连接同步移动，并在铺料工作中使所述直线度检测模块的检测中心与所述竖直基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构铺料机构与竖直基准面的相对位置，保证铺料机构到竖直基准面的保持在固定距离，进而使得铺料机构所铺设的垫层的侧表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层的直线度的控制，避免了移动底盘行走精度差或者自动导航走不直导致的垫层铺设歪斜问题。通过对铺贴地面垫层的水平度以及直线度控制，可以实现使用机器人的精准铺料，能够更好的满足使用机器人进行铺贴地面垫层的需求。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的铺料装置的结构示意图；

图2为图1中所示的铺料装置的结构爆炸图；

图3为图1中所示的铺料装置的铺料机构的结构示意图；

图4为图1中所示的铺料装置的水平度调平机构与直线度调平机构的结构示意图。

图5为图4中所示的水平度调平机构与直线度调平机构的结构爆炸示意图。

附图标记说明：

10、铺料机构；11、输料管；12、料仓；13、刮刀；20、水平度调平机构；21、升降模块；211、支架；212、第二驱动件；213、导滑套；22、水平度检测模块；30、直线度调平机构；31、平移模块；311、基座；312、第一驱动件；313、滑块；314、导轨；32、直线度检测模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

具体地，本申请提供一种铺料装置，用于在铺设地砖或瓷砖前，铺设设砂浆或粘结剂等垫层。并在铺设垫层时实时补偿由于地面不平整导致的垫层水平度误差以及实时补偿移由于动底盘的行走轨迹不直导致的垫层直线度误差。参阅图1-2，图1-2示出了本发明一实施例中的铺料装置的结构示意图，具体地，一实施例的铺料装置包括铺料机构10、水平度调平机构20以及直线度调平机构30，铺料机构10用于铺设物料，水平度调平机构20与铺料机构10连接，水平度调平机构20用于实时控制铺料机构10铺料机构10与水平基准面的相对位置，以保证铺料机构10到水平基准面的保持在第一预设距离。而竖直度调平机构用于实时控制铺料机构10铺料机构10与竖直基准面的相对位置，以保证铺料机构10到竖直基准面的保持在第二预设距离。

具体地，水平度调平机构20包括与铺料机构10连接的升降模块21，以及与升降模块21连接的水平度检测模块22，以使得铺料机构10与水平度检测模块22能同步升降。水平度检测模块22用于检测水平基准面的位置，升降模块21用于驱动水平度检测模块22做靠近水平基准面的运动，并在铺料工作中使水平度检测模块22的检测中心与水平基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构10铺料机构10与水平基准面的相对位置，保证铺料机构10到水平基准面的保持在第一预设距离，进而使得铺料机构10所铺设的垫层的上表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层水平度的控制。

进一步地，直线度调平机构30包括与铺料机构10连接的平移模块31，以及与平移模块31连接的直线度检测模块32，使得铺料机构10与直线度检测模块32能同步平移，直线度检测模块32用于检测竖直基准面的位置，平移模块31用于驱动直线度检测模块32做靠近竖直基准面的运动，并在铺料工作中使直线度检测模块32的检测中心与竖直基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构10铺料机构10与竖直基准面的相对位置，保证铺料机构10到竖直基准面的保持在第二预设距离，进而使得铺料机构10所铺设的垫层的侧表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层的直线度的控制。

上述铺料装置通过升降模块21驱动铺料机构10以及水平度检测模块22连接同步升降，并且在铺料工作中使水平度检测模块22的检测中心与水平基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构10铺料机构10与水平基准面的相对位置，保证铺料机构10到水平基准面的保持固定距离，进而使得铺料机构10所铺设的垫层的上表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层水平度的控制，避免了移动底盘行走在不平整路面上而导致的垫片铺设不平整问题。同理，通过平移模块31驱动铺料机构10以及直线度检测模块32连接同步移动，并在铺料工作中使直线度检测模块32的检测中心与竖直基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构10铺料机构10与竖直基准面的相对位置，保证铺料机构10到竖直基准面的保持在固定距离，进而使得铺料机构10所铺设的垫层的侧表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层的直线度的控制，避免了移动底盘行走精度差或者自动导航走不直导致的垫层铺设歪斜问题。通过对铺贴地面垫层的水平度以及直线度控制，可以实现使用机器人的精准铺料，能够更好的满足使用机器人进行铺贴地面垫层的需求。

具体地，上述水平基准面以及竖直基准面可在铺设垫层前，在工作现场预先设置，例如，在本实施例中，铺料装置还包括第一激光发射器(未示出)以及第二激光发射器(未示出)，第一激光发射器设置在第一预设位置，第一激光发射器用于通过发出的光信号确定水平基准面。其中第一预设位置指的是预设的垫层的上方，并且第一激光发射器发射的激光面与预设的垫层的表面平行。第二光发射器设置在第二预设位置，第二激光发射器用于通过发出的光信号确定竖直基准面。其中其中第二预设位置指的是预设的垫层的上方或侧边，并且第二激光发射器发射的激光面与预设的垫层的表面垂直。当然在其他实施例中，水平基准面以及竖直基准面也可以在铺设垫层前由工人人工拉线确定，在此不做赘述。

进一步地，在本实施中水平度检测模块22与竖直度检测模块均包括PSD(positionsensitive detector；激光位移测量传感器),PSD是利用激光技术进行测量的传感器，能很好地配合第一激光发射器以及第二激光发射器检测水平基准面以及竖直基准面的位置。水平度检测模块22的检测中心即PSD用于接收光信号的位置，同理，竖直度检测模块的检测中心即PSD用于接收光信号的位置。当然水平度检测模块22与竖直度检测模块均在其他实施例中，也可以为其他位置传感器，在此不做限制。

进一步，参见图3，铺料机构10包括输料管11、料仓12以及刮刀13，其中，输料管11用于与铺贴机器人的泵料系统连接，从而为铺料装置供料。输料管11用于与泵料系统连接。料仓12与输料管11连通，料仓12设有出料口，料仓12用于储存输料管11输送的物料，出料口用于将物料分流至铺浆宽度方向上最后使物料平铺于地面或楼面上。刮刀13与料仓12连接并且刮刀13位于出料口处，刮刀13用于将出料口输出的物料刮抹整平。

参见图4-5，平移模块31包括导轨314、基座311以及第一驱动件212，具体地，导轨314固定在外置基体上，其中外置基体指的是机器人主体或移动底盘等外部设备。基座311连接有与导轨314滑动配合的滑块313，基座311通过升降模块21与铺料机构10连接，直线度检测模块32设置在基座311上。第一驱动件212设置在基座311上用于驱动基座311沿导轨314移动。较佳地，第一驱动件212为电缸，第一驱动件212的输出轴通过安装件与外置基体安装固定，从而通过第一驱动件212伸缩输出轴即可驱动基座311沿导轨314移动，进而实现铺料机构10以及直线度检测模块32的平移，使得直线度检测模块32移动至与竖直基准面重合，进而保证铺料机构10铺设垫层的直线度。

值得说明的是，在其他实施例中，平移模块31也可以为同步带机构，丝杠螺母机构或齿轮齿条机构，只要能实现驱动铺料机构10与直线度检测模块32做靠近竖直基准面的平移运动即可，在此不做限制。

进一步地，直线度调平机构30设有至少两个直线度检测模块32，至少两个直线度检测模块32间隔地设置在基座311上。例如在本实施示例中，基座311的左右两侧各设置有一个直线度检测模块32。在实际铺料工作中，只需有一个直线度检测模块32与竖直基准面重合即可实现对垫层的直线度进行控制。设置至少两个直线度检测模块32的目的是为了保证以不同路径铺设垫层时，例如铺设相邻两个路径上的垫层时，可以共用一个竖直基准面，减少竖直基准面了频繁移动，进而可以减少激光发射器的使用。

进一步地，参见图4-5，升降模块21包括支架211以及第二驱动件312，其中支架211与基座311活动连接，并且支架211的一端连接铺料机构10，支架211的另一端连接水平度检测模块22。第二驱动件312设置在基座311上并与支架211连接，第二驱动件312用于驱动支架211做升降运动，从而带动铺料机构10以及水平度检测模块22做升降运动，使得水平度检测模块22移动至与水平基准面重合，由于铺料机构10的相对距离固定，当水平度检测模块22与水平基准面重合时，铺料机构10与水平基准面的距离也就固定了，继而使得铺料机构10能铺设出与水平基准面等距的垫层的上表面，进而保证铺料机构10铺设垫层的水平度。

进一步地，升降模块21还包括导滑套213，导滑套213与基座311固定连接，支架211可活动地穿设在导滑套213内，通过到导滑套213的导向作用，能有效提高支架211的运动平稳性。

进一步地，水平度调平机构20设置有至少两个，至少两个水平度调平机构20间隔地与铺料机构10连接。例如在本申请中，铺料机构10的左右两侧各连接有一个水平度调平机构20，在实际铺料工作中需要保证两个水平度调平机构20均与水平基准面重合，从而保证铺料机构10左右两侧均与水平基准面等距，进而保证铺料机构10铺设的垫层的上表面的各处均与水平基准面等距，进而提高料机构铺设的垫层水平度。

进一步地，本申请另一方面还提供一种铺料机器人。具体地，一实施例的铺料机器人包括上述任一实施例的铺料装置。进一步地铺料机器人还包括移动底盘以及泵料系统，泵料系统与铺料装置均设置在移动底盘上。泵料系统与铺料装置连接用于供应物料。

上述铺料机器人通过升降模块21驱动铺料机构10以及水平度检测模块22连接同步升降，并且在铺料工作中使水平度检测模块22的检测中心与水平基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构10铺料机构10与水平基准面的相对位置，保证铺料机构10到水平基准面的保持固定距离，进而使得铺料机构10所铺设的垫层的上表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层水平度的控制，避免了移动底盘行走在不平整路面上而导致的垫片铺设不平整问题。同理，通过平移模块31驱动铺料机构10以及直线度检测模块32连接同步移动，并在铺料工作中使直线度检测模块32的检测中心与竖直基准面保持重合，从而实现在铺料工作中实时控制铺料机构10铺料机构10与竖直基准面的相对位置，保证铺料机构10到竖直基准面的保持在固定距离，进而使得铺料机构10所铺设的垫层的侧表面与水平基准面的距离时刻保持平行，以实现对垫层的直线度的控制，避免了移动底盘行走精度差或者自动导航走不直导致的垫层铺设歪斜问题。通过对铺贴地面垫层的水平度以及直线度控制，可以实现使用机器人的精准铺料，能够更好的满足使用机器人进行铺贴地面垫层的需求。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“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。

Claims (10)

1.一种铺料装置，其特征在于，包括：

铺料机构，所述铺料机构用于铺设物料；

水平度调平机构，所述水平度调平机构包括与所述铺料机构连接的升降模块，以及与所述升降模块连接的水平度检测模块，并且所述铺料机构与所述水平度检测模块能同步运动，所述水平度检测模块用于检测水平基准面的位置，所述升降模块用于驱动所述水平度检测模块做靠近所述水平基准面的运动，并在铺料工作中使所述水平度检测模块的检测中心与所述水平基准面保持重合；所述水平度调平机构设置有至少两个，至少两个所述水平度调平机构间隔地与所述铺料机构连接；以及，

直线度调平机构，所述直线度调平机构包括与所述铺料机构连接的平移模块，以及与所述平移模块连接的直线度检测模块，并且所述铺料机构与所述直线度检测模块能同步运动，所述直线度检测模块用于检测竖直基准面的位置，所述平移模块用于驱动所述直线度检测模块做靠近所述竖直基准面的运动，并在铺料工作中使所述直线度检测模块的检测中心与所述竖直基准面保持重合；所述平移模块包括：导轨、基座以及第一驱动件，其中所述基座连接有与所述导轨滑动配合的滑块，所述基座通过所述升降模块与所述铺料机构连接，所述直线度检测模块设置在所述基座上；所述第一驱动件设置在所述基座上，所述第一驱动件用于驱动所述基座沿所述导轨移动。

2.根据权利要求1所述的铺料装置，其特征在于，所述铺料机构包括：

输料管，所述输料管用于与泵料系统连接；

料仓，所述料仓与所述输料管连通，所述料仓设有出料口；以及，

刮刀，所述刮刀与所述料仓连接并且所述刮刀位于所述出料口处。

3.根据权利要求1所述的铺料装置，其特征在于，所述铺料装置还包括第一激光发射器，所述第一激光发射器设置在第一预设位置，所述第一激光发射器用于通过发出的光信号确定水平基准面。

4.根据权利要求3所述的铺料装置，其特征在于，所述直线度检测模块设置有至少两个，至少两个所述直线度检测模块间隔地设置在所述基座上。

5.根据权利要求3所述的铺料装置，其特征在于，所述升降模块包括：

支架，所述支架与所述基座活动连接，并且所述支架的一端连接所述铺料机构，所述支架的另一端连接所述水平度检测模块；

第二驱动件，所述第二驱动件设置在所述基座上并与所述支架连接，所述第二驱动件用于驱动所述支架做升降运动。

6.根据权利要求5所述的铺料装置，其特征在于，所述升降模块还包括导滑套，所述导滑套与所述基座固定连接，所述支架可活动地穿设在导滑套内。

7.根据权利要求1所述的铺料装置，其特征在于，所述水平度调平机构设置有两个，两个所述水平度调平机构分别设置在所述铺料机构的两侧，在铺料工作中，两个水平度调平机构均与水平基准面重合。

8.根据权利要求1所述的铺料装置，其特征在于，所述铺料装置还包括第二激光发射器，所述第二激光发射器设置在第二预设位置，所述第二激光发射器用于通过发出的光信号确定所述竖直基准面。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的铺料装置，其特征在于，所述水平度检测模块与所述直线度检测模块均包括激光位移测量传感器。

10.一种铺料机器人，其特征在于，包括上述权利要求1-9中任一项所述的铺料装置。

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