CN114178921B - 一种打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑机械技术领域，公开一种打磨机器人。打磨机器人包括：移动底盘，能够在地面上移动；升降装置，安装于所述移动底盘上；以及至少两个打磨装置，安装于所述升降装置上，所述升降装置能够驱动所述打磨装置同步升降，所述打磨装置能够各自移动和转动，以正对并打磨处于不同位置的待打磨平面。本发明提供的打磨机器人能够提高打磨效率，同时满足墙面和天花板上的作业面的可达性，实现对装修作业面的全自动打磨施工。

Description

一种打磨机器人

技术领域

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种打磨机器人。

背景技术

目前有一些建筑装修打磨设备，在一定程度上改善了纯人工施工的缺点，但是现有技术方案仍存在施工效率不佳、作业面可达性不够、施工质量不稳定等问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种建筑领域内实用的用于墙面打磨的打磨机器人，能够提高打磨效率，同时满足墙面和天花板上的作业面的可达性，实现对装修作业面的全自动打磨施工。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种打磨机器人，包括：移动底盘，能够在地面上移动；升降装置，安装于所述移动底盘上；以及至少两个打磨装置，安装于所述升降装置上，所述升降装置能够驱动所述打磨装置同步升降，所述打磨装置能够各自移动和转动，以正对并打磨处于不同位置的待打磨平面。

本发明提供的打磨机器人包括至少两个打磨装置，打磨装置能够在作业空间内各自朝任意方向移动和转动，以到达两个或两个以上待打磨区域并同时进行打磨施工，提高打磨效率，且升降装置能够根据施工需求带动打磨装置升降，使得打磨装置不仅能够对墙面进行打磨，也能够对天花板进行打磨，同时满足墙面和天花板上的作业面的可达性，实现对装修作业面的全自动打磨施工。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述打磨装置包括：机械臂，安装于所述升降装置；以及打磨机构，安装于所述机械臂的末端，用于打磨待打磨平面。

作为打磨机器人的一个可选方案，两个所述打磨装置安装在所述升降装置相背的两个安装面上，一方面能够合理利用安装空间，在保证受力平衡的前提下利用单个升降装置挂载两组打磨装置；另一方面两打磨装置在工作中也不容易发生运动干涉，提高容错率。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述升降装置包括：升降机构，一端安装于所述移动底盘，另一端能够相对所述移动底盘升降并形成输出端；以及方形板框，套设于所述升降机构上，所述方形板框的至少两个侧板与所述升降机构的输出端连接，所述打磨装置安装于所述方形板框上，提高升降的承载力和稳定性的需求。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述升降机构为二级升降机构，其包括一级升降组件和二级升降组件，其中，所述一级升降组件包括固定座、一级传动链结构和一级升降板，所述一级传动链结构包括两个分设于所述固定座上、下端的一级链轮以及套设于两个所述一级链轮上的一级链条，所述一级升降板安装于所述一级链条上，任一所述一级链轮与升降驱动件连接；或者所述二级升降组件包括二级升降架、二级传动链结构和安装板，所述二级升降架安装于所述一级升降板上，所述二级传动链结构包括设于所述二级升降架上端的二级链轮和二级链条，所述二级链条套设于所述二级链轮上，其一端与所述固定座连接，另一端与所述安装板连接，所述方形板框安装于所述安装板上。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述一级链轮通过U型框转动设置于所述固定座上，所述一级链轮与所述U型框的竖直方向上的间隙小于所述一级链条的在竖直方向上的宽度。避免一级链条从U型框上脱落，避免打磨装置异常掉落，提高了升降作业和高度保持的可靠性。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述二级升降组件包括两个对称设置的所述二级传动链结构和所述安装板，所述方形板框中相对设置的两个第一侧板分别与两个所述安装板一一对应连接，所述第一侧板上设有滑块，所述滑块与所述二级升降架上沿竖直方向设置的滑轨滑动连接，为方形板框的升降提供导向作用。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述移动底盘上还设有机箱装置，所述机箱装置中的各个箱体呈环形分布，所述机箱装置的中部形成用于安装所述升降装置的空腔，所述机箱装置中位于所述升降装置两侧和前端的箱体上方设置有供所述打磨装置活动的空间。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述机箱装置包括分别位于所述升降装置左右两侧的左电柜箱和右电柜箱，所述左电柜箱和所述右电柜箱的上端设有让位倒角，以供所述打磨装置活动，避免左电柜箱和右电柜箱与打磨装置干涉。

作为打磨机器人的一个可选方案，还包括：电源箱，安装于所述移动底盘的底端，其最低点高度不超过所述移动底盘的行走轮的高度的三分之一，所述电源箱中装有与所述移动底盘、所述升降装置和所述打磨装置均电连接的供电电池。电源箱的设置可以进一步降低打磨机器人整体的重心高度，降低晃动风险，提高打磨机器人运行的平稳性。

作为打磨机器人的一个可选方案，所述电源箱的外壳侧壁上设置有壁障雷达，用于检测移动平面上的障碍物。

本发明的有益效果为：

本发明提供的打磨机器人包括至少两个打磨装置，打磨装置能够在作业空间内各自朝任意方向移动和转动，以到达两个或两个以上待打磨区域并同时进行打磨施工，提高打磨效率，且升降装置能够根据施工需求带动打磨装置升降，使得打磨装置不仅能够对墙面进行打磨，也能够对天花板进行打磨，同时满足墙面和天花板上的作业面的可达性，实现对装修作业面的全自动打磨施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的打磨机器人的结构示意图；

图2是本发明提供的打磨机器人的正视图(打磨装置展开)；

图3是本发明提供的打磨机器人的后视图(打磨装置收起)；

图4是本发明提供的打磨机器人的俯视图(打磨装置展开)；

图5是本发明提供的升降装置的结构示意图；

图6是本发明提供的升降机构的局部结构示意图；

图7是本发明提供的一级升降组件的局部结构示意图；

图8是本发明提供的方形板框的结构示意图；

图9是本发明提供的打磨装置的结构示意图；

图10是本发明提供的机箱装置的结构示意图；

图11是本发明提供的打磨机器人的局部结构示意图。

图中：

1、移动底盘；11、行走轮；

2、升降装置；21、升降驱动电机；22、升降机构；221、一级升降组件；2211、固定座；2212、一级链轮；2213、一级链条；2214、一级升降板；2215、U型框；222、二级升降组件；2221、二级升降架；2222、二级链轮；2223、二级链条；2224、安装板；23、方形板框；231、第一侧板；232、第二侧板；233、滑块；24、第一限位块；25、第二限位块；

3、打磨装置；31、机械臂；32、打磨机构；321、打磨驱动电机；322、打磨盘；

41、左电柜箱；42、右电柜箱；43、吸尘箱；44、后电柜箱；

5、电源箱；51、供电电池；52、合页窗；

6、避障雷达；

7、交互面板；

8、导航雷达。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图11所示，本实施例提供一种打磨机器人，用于打磨墙面、天花板等作业面，打磨机器人包括动移动底盘1、升降装置2和至少两个打磨装置3。其中，移动底盘1包括设于其底部的行走轮11，能够在地面上移动，升降装置2安装于移动底盘1上，打磨装置3安装于升降装置2上，升降装置2能够驱动打磨装置3同步升降，打磨装置3能够各自移动和转动，以正对并打磨处于不同位置的待打磨平面。

具体而言，打磨装置3能够在作业空间内各自朝任意方向移动和转动，以到达两个或两个以上待打磨区域并同时进行打磨施工，提高打磨效率，且升降装置2能够根据施工需求带动打磨装置3升降，使得打磨装置3不仅能够对墙面进行打磨，也能够对天花板进行打磨，同时满足墙面和天花板上的作业面的可达性，实现对装修作业面的全自动打磨施工。而在一般的作业情境中，技术人员出于打磨效率的考虑，往往只会考虑到打磨面积的大小，容易想到直接增大打磨装置3的打磨面积，或者设置多个同步运行的打磨装置3，此类设置由于体积的限制，无法兼容部分打磨区域较小的情境，也无法满足工艺上同时打磨不同的两个区域的需求，而本实施例的两个打磨装置3能够各自活动，完美克服以上的技术问题。

优选的，两个打磨装置3安装在升降装置2相背的两个安装面上，一方面能够合理利用安装空间，在保证受力平衡的前提下利用单个升降装置2挂载两组打磨装置；另一方面两打磨装置3在工作中也不容易发生运动干涉，提高容错率。

可选的，升降装置2包括升降驱动电机21、升降机构22和方形板框23，升降驱动电机21和升降机构22的一端均安装于移动底盘1，升降机构22的另一端能够在升降驱动电机21的驱动下相对移动底盘1升降并形成输出端，方形板框23套设于升降机构22上，方形板框23上的至少两个侧板与升降机构22的输出端连接，打磨装置3安装于方形板框23上。具体的，一般而言执行机构直接通过升降板与升降机构22的输出端单点连接，而在本实施例中，出于提高承载力和稳定性的需求，将传统的升降板更改为方形板框23，方形板框23的内侧在不同的侧面上与升降机构22的输出端连接，两个打磨装置3也可以分别安装于方形板框23的外侧的不同侧面上，提高了升降的平稳性。在本实施例中，方形板框23上相对的两个侧板与升降机构22的输出端连接，两个打磨装置3分别安装于另外两个相对的侧板上，保证升降承载力的平衡。

可选的，升降机构22设置为二级升降机构，其包括一级升降组件221和二级升降组件222。一级升降组件221包括固定座2211、一级传动链结构和一级升降板2214，固定座2211上设有加强横梁，一级传动链结构包括两个分设于固定座2211上、下端的一级链轮2212以及套设于两个以及链轮上的一级链条2213，一级升降板2214安装于一级链条2213上，升降驱动电机21的输出端与任一一级链轮2212连接。在本实施例中，升降驱动电机21的输出端与设于底端的一级链轮2212传动连接。二级升降组件222包括二级升降架2221、二级传动链结构和安装板2224，二级升降架2221安装于一级升降板2214上，二级升降架2221上设有加强工型横梁，二级传动链结构包括设于二级升降架2221上端的二级链轮2222和二级链条2223，二级链条2223套设于二级链轮2222上，其一端与固定座2211连接，另一端安装板2224连接，方形板框23安装于安装板2224上。

具体的，当需要驱动打磨装置3升降时，升降驱动电机21驱动一级链条2213转动，二级升降架2221随之在单位时间内升降的距离为P，由于二级链轮2222也随之升降，带动二级链条2223转动，方形板框23相对二级升降架2221在单位时间内升降的距离也为P，将两个距离叠加，方形板框23相对固定座2211的在单位时间内升降的距离为2P，因此方形板框23的升降速度和升降距离均为二级升降架2221的两倍，实现了倍速升降，在保证通过性的前提下，增大打磨装置3的上升高度。

可选的，一级链轮2212通过U型框2215转动设置于固定座2211上，一级链轮2212与U型框2215的竖直方向上的间隙小于一级链条2213的在竖直方向上的宽度，能够避免一级链条2213从U型框2215上脱落，避免打磨装置3异常掉落，提高了升降作业和高度保持的可靠性。

优选的，一级传动链结构并排设置有两个，进一步提高升降的传动载荷的上限。当其中一个一级链条2213断裂时，另一个一级链条2213仍然能够实现升降作业和高度保持的功能，进一步提高了升降装置2的可靠性。

可选的，二级升降组件222包括两个对称设置的二级传动链结构和安装板2224，两个安装板2224处于同一高度且一一对应的固定于两个二级链条2223上，方形板框23同时与两个安装板2224连接，提高方形板框23的升降稳定性和可靠性。

可选的，方形板框23包括两个第一侧板231和两个第二侧板232，两个第一侧板231相对设置于升降装置2的前、后两侧，两个第二侧板232相对设置于升降装置2的左、右两侧，两个第一侧板231分别与两个安装板2224一一对应连接，每个第一侧板231上均设有四个滑块233，四个滑块233呈两列设置，每列设有两个滑块233，滑块233与二级升降架2221上沿竖直方向设置的滑轨滑动连接，为方形板框23的升降提供导向作用。进一步的，滑块233上设有调节间隙，保证方形板框23能够顺畅升降。

可选的，二级升降架2221的顶端设有第一限位块24，二级升降架2221的底端设有第二限位块25，当方形板框23上升至顶端时，与第一限位块24抵接，当方形板框23下降至底端时，与第二限位块25抵接，避免与二级升降架2221的两端直接碰撞。

优选的，第一限位块24和第二限位块25采用橡胶等弹性材料制成。

可选的，打磨装置3包括机械臂31和打磨机构32，机械臂31安装于升降装置2，打磨机构32安装于机械臂31的末端，用于打磨待打磨平面。进一步的，打磨机构32包括打磨驱动电机321和打磨盘322，打磨盘322安装于打磨驱动电机321的输出端，两者的中心线共线，使打磨盘322具有良好的抵抗性，避免不必要的扭转力矩，有利于改善打磨效果。在本实施例中，打磨装置3设置有两个，两个打磨装置3对称设置，分别安装于两个第二侧板232上。当其中一个打磨装置3对墙面进行打磨时，另一个可以同时对天花板进行打磨，提高施工效率。优选的，机械臂31采用六轴机械臂，六轴机械臂为成熟的现有技术，其具体结构在此不再赘述。

可选的，第一侧板231上设有对称的内凹安装孔，实现横向拧紧拉伸的作用，左右端面均设有定位凸台，用于匹配第二侧板232的竖向定位，保证两个打磨装置3安装的等高线的精度，中间上部区域设有安装台阶，用于安装提拉受力模块(即打磨装置3)。

可选的，第一侧板231的上端设有让位缺口，当方形板框23上升至顶端时，第一限位块24进入让位缺口中与第一侧板231抵接，进一步提升打磨装置3可上升的最大距离。

可选的，移动底盘1上还设有机箱装置，机箱装置中的各个箱体呈环形分布，机箱装置的中部形成用于安装升降装置2的空腔，机箱装置中设于升降装置2两侧和前端的箱体上方设置有供打磨装置3活动的空间。具体而言，机箱装置包括左电柜箱41、右电柜箱42、吸尘箱43和后电柜箱44，左电柜箱41和右电柜箱42分别位于升降装置2的左右两侧，吸尘箱43位于升降装置2的前端，后电柜箱44位于升降装置2的后端。

优选的，机箱装置呈倒T形结构，左电柜箱41和右电柜箱42的高度低于吸尘箱43的高度，吸尘箱43的高度低于后电柜箱44的高度，有利于降低打磨机器人的重心，减小打磨机器人倾覆的可能性。当打磨装置3处于收起状态时，打磨装置3能够完全收起至机箱装置的上方，即打磨装置3在水平方向上不超出机箱装置的侧面。

可选的，左电柜箱41和右电柜箱42的上端设有让位倒角，以供打磨装置3活动并避免与打磨装置3干涉。

可选的，吸尘箱43中设有吸尘装置，用于吸收及收集打磨作业过程中所产生的粉尘，降低环境影响。

可选的，打磨机器人还包括电源箱5，电源箱5中设有供电电池51，供电电池51与移动底盘1、升降装置2和打磨装置3均电连接，以为移动底盘1、升降装置2和打磨装置3供电。电源箱5安装于移动底盘1的底端，其最低点高度不超过移动底盘1的行走轮11的高度的三分之一，进一步降低打磨机器人整体的重心高度，降低晃动风险，提高打磨机器人运行的平稳性。

可选的，电源箱5的外壳侧壁上设置有壁障雷达，用于检测移动平面上的障碍物。进一步的，壁障雷达设有两个，电源箱5的一侧设有可开合的合页窗52，其中一个避障雷达6内嵌于合页窗52上，另一个避障雷达6设于电源箱5外壳与合页窗52相对的侧壁上。避障雷达6的上方设有外边沿，用于避障雷达6的竖向挡尘防护。在本实施例中，避障雷达6采用激光雷达，由于激光雷达及其使用方式均为成熟的现有技术，对其工作原理在此不再赘述。当然，避障雷达6也可以采用毫米波雷达等其它雷达。

可选的，打磨机器人还包括交互面板7，交互面板7安装于后电柜箱44上，用于反馈打磨机器人的工作状态及接收人工指令。

可选的，打磨机器人还包括导航雷达8，导航雷达8设于后电柜箱44顶部，导航雷达8采用激光雷达，通过SLAM(即时定位与地图构建)技术实现导航功能。

可选的，左电柜箱41、右电柜箱42和后电柜箱44中均设有控制组件，控制组件可以采用分布式的多个单片机和可编程逻辑控制器，控制组件与移动底盘1、升降装置2、打磨装置3、吸尘装置、供电电池51、避障雷达6、交互面板7和导航雷达8均电连接，控制组件中可以装载控制程序，以控制与其电连接的移动底盘1、升降装置2、打磨装置3、吸尘装置、供电电池51、避障雷达6、交互面板7和导航雷达8实现其功能。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种打磨机器人，其特征在于，包括：

移动底盘，能够在地面上移动；

升降装置，安装于所述移动底盘上；

至少两个打磨装置，安装于所述升降装置上，所述升降装置能够驱动所述打磨装置同步升降，所述打磨装置能够各自移动和转动，以正对并打磨处于不同位置的待打磨平面，两个所述打磨装置安装在所述升降装置相背的两个安装面上；

电源箱，安装于所述移动底盘的底端，其最低点高度不超过所述移动底盘的行走轮的高度的三分之一，所述电源箱中装有与所述移动底盘、所述升降装置和所述打磨装置均电连接的供电电池；

所述升降装置包括：升降机构，一端安装于所述移动底盘上，另一端能够相对所述移动底盘升降并形成输出端；以及方形板框，套设于所述升降机构上，所述方形板框上的至少两个侧板与所述升降机构的输出端连接，所述打磨装置安装于所述方形板框上；所述方形板框包括两个第一侧板和两个第二侧板，两个所述第一侧板相对设置于所述升降装置的前、后两侧，两个所述第二侧板相对设置于所述升降装置的左、右两侧，两个所述第一侧板分别与所述升降机构的输出端连接，所述第二侧板上设有用于安装打磨装置的安装台阶，所述第一侧板上设有对称的内凹安装孔，实现横向拧紧拉伸的作用，所述第一侧板的左右端面均设有定位凸台，用于匹配所述第二侧板的竖向定位，保证两个所述打磨装置安装的等高线的精度。

2.根据权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述打磨装置包括：

机械臂，安装于所述升降装置；以及

打磨机构，安装于所述机械臂的末端，用于打磨待打磨平面。

3.根据权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述升降机构为二级升降机构，其包括一级升降组件和二级升降组件，其中，

所述一级升降组件包括固定座、一级传动链结构和一级升降板，所述一级传动链结构包括两个分设于所述固定座上、下端的一级链轮以及套设于两个所述一级链轮上的一级链条，所述一级升降板安装于所述一级链条上，任一所述一级链轮与升降驱动件连接；

所述二级升降组件包括二级升降架、二级传动链结构和安装板，所述二级升降架安装于所述一级升降板上，所述二级传动链结构包括设于所述二级升降架上端的二级链轮和二级链条，所述二级链条套设于所述二级链轮上，其一端与所述固定座连接，另一端与所述安装板连接，所述方形板框安装于所述安装板上。

4.根据权利要求3所述的打磨机器人，其特征在于，所述一级链轮通过U型框转动设置于所述固定座上，所述一级链轮与所述U型框的竖直方向上的间隙小于所述一级链条的在竖直方向上的宽度。

5.根据权利要求3所述的打磨机器人，其特征在于，所述二级升降组件包括两个对称设置的所述二级传动链结构和所述安装板，所述方形板框中相对设置的两个第一侧板分别与两个所述安装板一一对应连接，所述第一侧板上设有滑块，所述滑块与所述二级升降架上沿竖直方向设置的滑轨滑动连接。

6.根据权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述移动底盘上还设有机箱装置，所述机箱装置中的各个箱体呈环形分布，所述机箱装置的中部形成用于安装所述升降装置的空腔，所述机箱装置中位于所述升降装置两侧和前端的箱体上方设置有供所述打磨装置活动的空间。

7.根据权利要求6所述的打磨机器人，其特征在于，所述机箱装置包括分别位于所述升降装置左右两侧的左电柜箱和右电柜箱，所述左电柜箱和所述右电柜箱的上端设有让位倒角，以供所述打磨装置活动。