CN114293779A

CN114293779A - 一种履带式智能浇筑机器人

Info

Publication number: CN114293779A
Application number: CN202111349788.3A
Authority: CN
Inventors: 罗伯顺; 蒋泳超
Original assignee: Guangdong Tianlin High Tech Co Ltd
Current assignee: Guangdong Tianlin High Tech Co Ltd
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2041-11-15
Also published as: CN114293779B

Abstract

本发明提供一种履带式智能浇筑机器人，包括制浆设备、输料管、自封机构和模具，模具上设有用于浇筑浆体的浇筑口；机器人包括移动机构和机械臂；自封机构设置在机械臂的末端，自封机构一端与输料管连接；自封机构包括电动阀门、气压传感器、自封管体和PLC模块，电动阀门一端与输料管的输出口连接，电动阀门的另一端与自封管体的输入口连接；自封管体在靠近输出口的一端设有管口空气孔；气压传感器电性连接PCL模块，气压传感器还电性连接有气压传感器探头，气压传感器探头设置在管口空气孔内；通过气压传感器检测气压变化来控制电动阀门的开关；本发明具有当完成对模具的浇筑时，能够自动关闭浇筑浆体的输料管口的优点。

Description

一种履带式智能浇筑机器人

技术领域

本发明涉及现浇建筑技术领域，具体涉及一种履带式智能浇筑机器人。

背景技术

在现浇墙体施工过程中，特别是室内楼面与楼面之间的墙体，为了保证一次成型浇筑墙面的质量，需要采用密闭的模具浇筑，目前是需要操作人员控制出料管，和采用留用观察口的方式人工肉眼观察浇筑是否完成，这样的方式由于人工操作存在误差和效率不足，而且需要人员对模具内部完成情况时刻观察，否则容易导致浇筑浆体溢出，造成资源的浪费和需要打扫清洁，导致施工效率的低下和整体施工进度的延后等问题。

发明内容

本发明提供一种履带式智能浇筑机器人，利用本发明的结构，当完成对模具的浇筑时，能够自动关闭浇筑浆体的输料管口。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种履带式智能浇筑机器人，包括制浆设备、输料管、自封机构和模具，模具上设有用于浇筑浆体的浇筑口。

机器人包括移动机构和机械臂，机械臂设置在移动机构上方；自封机构设置在机械臂的末端，自封机构一端与输料管连接。

自封机构包括电动阀门、气压传感器、自封管体和PLC模块，电动阀门一端与输料管的输出口连接，电动阀门的另一端与自封管体的输入口连接；自封管体在靠近输出口的一端设有管口空气孔；气压传感器电性连接PCL模块，气压传感器还电性连接有气压传感器探头，气压传感器探头设置在管口空气孔内；PLC模块与电动阀门电性连接；通过气压传感器检测气压变化来控制电动阀门的开关。

以上设置，通过自封机构上的气压传感器探头检测模具内的气压变化，当气压传感器检测不到模具内的气压变化，输出信号到PLC模块，PLC模块控制电动阀门关闭，进而完成浇筑的自封动作；这样，可以实现浇筑机器人在浇筑工程中自动识别模具浇筑口、自动将输料管口插入浇筑口以及能够自动关闭输料管口，实现浇筑的完全自动化，在浇筑时无需人工在旁观察，提高工作效率，杜绝浇筑浆体溢出的情况出现。

进一步地，机器人还包括滑动机构、机械臂底座；滑动机构设置在移动机构上，机械臂底座设置在滑动机构上方，机械臂与机械臂底座连接；以上设置，通过滑动机构，可对机械臂的位置进行调节；机械臂可通过机械臂底座转动，调节机械臂的角度。

进一步地，所述移动机构为履带式行走机构；以上设置，机器人通过履带式移动机构进行移动，可以有效的爬坡和下坡，还可以对大多数障碍物进行越障。

进一步地，所述机械臂的端部设有图像识别模块，图像识别模块与自封管体的输出口朝向相同；以上设置，通过图像识别模块识别出模具上的浇筑口的位置，驱动机械臂向浇筑口方向移动，实现自动插入浇筑口。

进一步地，所述机械臂的端部设有测距模块，测距模块的朝向与自封管体的输出口朝向相同；以上设置，通过测距模块检测与模具之间的距离，能够自动判断自封机构的输出口是否插入模具的浇筑口内。

进一步地，所述电动阀门为电动蝶阀；电动蝶阀启闭迅速、省力、流体阻力小。

进一步地，机械臂端部设有调节件，调节件转动设置在机械臂的端部，调节件的一侧而还固定连接有调节连杆，调节连杆远离调节件的一端与自封机构固定连接；机械臂上设有用于驱动调节件转动的调节电机，调节件与自封管体固定连接，通过调节电机驱动调节件转动，从而带动自封管体转动；这样，通过调节电机驱动调节件转动，进而调节自封管体的输入口，便于插入模具的浇筑口。

进一步地，所述自封管体上设有避障模块，避障模块包括三个以上的避障单元，避障单元之间沿自封机构靠近输出口一端的外壁等距间隔设置；以上设置，这样，能够准确地实现自封管体与浇筑口之间的自动插入连接，机械臂在移动过程中还能够根据避障模块检测来规避障碍物，使得浇筑管能够顺利与浇筑口连接。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中机器人的结构示意图。

图3为本发明中自封机构与输料管的结构示意图。

图4为本发明中自封管体的局部结构示意图。

图5为本发明的处理流程框图。

图6为本发明中图像识别的流程框图。

图7为本发明中机械臂调整的流程框图。

附图标记：1、机器人；11、履带式移动机构；12、滑动机构；121、支撑架；122、丝杆；123、滑轨；124、滑座；125、底板；13、机械臂底座；14、机械臂；15、调节件；151、调节连杆；2、制浆设备；3、输料管；4、自封机构；41、电动蝶阀；42、气压传感器；421、气压传感器探头；43、自封管体；44、PLC模块；45、伸缩法兰接头；46、管口空气孔；5、模具；51、浇筑口；61、图像识别模块；62、测距模块；63、避障单元；7、楼面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1-图7所示，一种履带式智能浇筑机器人，包括机器人1、用于存放或制造浇筑浆体的制浆设备2、输料管3、自封机构4和模具5，模具5上设有用于浇筑浆体的浇筑口51；模具5设置在楼面7之间。

机器人1包括履带式移动机构11、滑动机构12、机械臂底座13和机械臂14，滑动机构12设置在履带式移动机构11上，机械臂底座13设置在滑动机构12上方，机械臂14与机械臂底座13连接；自封机构4设置在机械臂的末端，自封机构4一端与输料管连接，自封机构4的另一端用于浇筑浆体。

在本实施例中，履带式移动机构11包括两个相对设置的履带式行走机构。

滑动机构12包括支撑架121、丝杆122、滑轨123、滑座124和底板125，支撑架121与履带式移动机构11固定连接且位于履带式移动机构11的上方，丝杆122转动设置在支撑架121上，支撑架121上设有用于驱动丝杆122的滑动电机（图中未示出），丝杆122一端与滑动电机的输出端连接，丝杆122的另一端转动设置在支撑架121上；滑轨123共设有两个，滑轨123分别设置在丝杆122的两侧，滑座124一端固定安装在底板125的底面上，滑座124的另一端与滑轨123对应设置且滑动设置在滑轨123上；底板125上设置有传动件（图中未示出），传动件上对应丝杆122设有螺纹通孔（图中未示出），丝杆122穿过传动件的螺纹通孔设置；通过滑动电机驱动丝杆122转动，从而带动底板125上的机械臂14相对履带式移动机构11进行滑动。

所述机械臂14为六轴式机械臂；可以实现多个轴度进行旋转移动，高效的进行操作施工，保证施工的精度和进度。

如图3所示，自封机构4包括电动阀门、气压传感器42、自封管体43和PLC模块44，A为输料管3内浆体的流动方向；在本实施例中，电动阀门为电动蝶阀41；电动蝶阀41一端与输料管3的输出口连接，电动蝶阀41的另一端与自封管体43的输入口连接；自封管体43在靠近输出口的一端设有管口空气孔46；气压传感器42电性连接PCL模块，气压传感器42还电性连接有气压传感器探头421，气压传感器探头421设置在管口空气孔46内；PLC模块44与电动蝶阀41电性连接；通过气压传感器42检测气压变化来控制电动蝶阀41的开关；电动蝶阀41启闭迅速、省力、流体阻力小。

以上设置，当输料管3进行输料时，电动蝶阀41处于打开状态，此时气压传感器探头421能够通过管口空气孔46检测到模具5内气压的变化；当模具5内的浆体没过管口空气孔46后，气压传感器探头421检测不到气压的变化，气压传感器42将信号输送到PLC模块44，PLC模块44将电动蝶阀41关闭，输料管3的浆体无法通过电动蝶阀41，从而完成输料管3的自封。

在本实施例中，电动蝶阀41通过伸缩法兰接头45与输料管3的输出口；这样，密封良好，方便拆装。

输料管3包括输入口和输出口，输料管3为柔性管，输料管3的输入口与制浆设备2连接，输料管3在靠近输出口的一侧与机械臂14的固定连接；自封机构4的自封管体43与输料管3的输出口连接。

机械臂14端部设有调节件15，调节件15转动设置在机械臂14的端部，调节件15的一侧还固定连接有调节连杆151，调节连杆151远离调节件15的一端与自封管体43的外壁固定连接；机械臂14上设有用于驱动调节件15转动的调节电机（图中未示出），调节件15与自封管体43固定连接，通过调节电机驱动调节件15转动，从而带动自封管体43转动，进而调节自封管体43的输入口，便于插入模具5的浇筑口51。

如图2所示，机械臂14端部上还设有图像识别模块61和测距模块62，图像识别模块61和测距模块62的朝向与自封管体43的输出口朝向相同；在本实施例中，图像识别模块61和测距模块62固定安装在调节连杆151上；测距模块62与自封管体43的输出口之间的距离为a，测距模块62实时检测与检测到的目标之间的距离d；在本实施例中，图像识别装置61和测距模块62固定设置在调节件15上。

如图4所示，所述自封机构4还设有避障模块（图中未示出），在本实施例中，避障模块包括四个的避障单元63，避障单元63分别设置在自封管体43靠近输出口一端的侧面上，避障单元63之间沿自封管体43靠近输出口一端的外壁等距间隔设置。

机器人1上还设有控制器（图中未示出），所述图像识别模块61、避障模块和测距模块62分别与控制器电性连接；所述图像识别模4为现有技术中的摄像头，在此不再累述；所述避障单元63和测距模块62为现有技术中的超声波测距传感器，在此不再累述。

履带式智能浇筑机器人的工作方法包括以下步骤：

S1 机器人1通过履带式移动机构11移动至模具5浇筑口51的一侧；

S2 通过图像识别模块61识别浇筑口51的位置；

S2.1 图像识别模块61进行图像识别，并进行二值化图像处理形成灰度图像，通过成像光影度和图像识别算法找到浇筑口51；图像识别模块61的焦点作为基准点；图像识别算法为：控制器对处理后的灰度图像进行哈里斯角点检测，对灰度图像中的形状角的个数检测，选取灰度图像中形状角个数为8、面积和周长比为k的图案，k≤r/2，其中r为浇筑口51的半径；根据成像光影度对已获得图案中选取的黑色图案；

S2.2 移动制浆装置根据浇筑口51与基准点之间的相对位置关系，调整移动制浆装置的机械臂14端部的朝向，使得基准点与图像中识别出的浇筑口51图案重合；

S3 机械臂14端部向浇筑口51所处位置移动，通过测距模块62与控制器的反馈判断机械臂14上的自封管体43的输出口是否已经插入浇筑口51内；避障模块持续检测机械臂14端部周边距离并向控制器反馈与障碍物之间的距离b；若移动过程中，一个或多个避障单元63检测到与障碍物之间的距离值b小于预先设定的危险值，进入S3.2；若移动过程中没有避障单元63检测到与障碍物之间的距离b小于预先设定的危险值，则进入步S3.1：

S3.1 设定测距模块62与自封机构4的输出口之间的距离为a，设定测距模块62与检测到的目标之间的距离为d，当距离d＜a时，控制器判断机械臂14上的自封机构4的输出口已经插入浇筑口51内，机械臂14停止移动并锁定。

S3.2 选择各个距离值b中的最大值b_max，机械臂14向反馈距离最大值b_max的避障单元63所在的方向进行移动，直至没有避障单元63检测到与障碍物之间的距离b小于预先设定的危险值。

S4 打开电动蝶阀41，输料管3输入浆体。

S5 当在模具5内的气压传感器探头421检测不到气压的变化，输出信号到PLC模块44，PLC模块44控制电动蝶阀41关闭，完成自封。

在本实施例中，步骤S2.1中为提高识别浇筑口的准确度，加入模糊误差后，面积和周长比为k= r/4；另外，在灯光照射下，图像识别模块二值化处理后的灰度图像会出现明显的黑白区别，由于浇筑口内光线较暗，故选取黑色且的面积和周长比为k图案；其中，对于符合条件的图案，可通过contourArea函数计算黑色图案的面积s，然后通过arcLength函数计算黑色图案的周长c。

所述S3.2还包括S3.2.1，S3.2.1为控制器持续判断各个避障单元63反馈的距离值b，直至所有避障单元63反馈的距离值b都小于预设的危险值后，控制器判断当前各个避障单元63反馈的距离值b中的第二大的值b₂，并驱动机械臂14端部向反馈出b₂的避障单元所在方向进行直线移动t秒；t∈[1，2]；控制器持续的判断各个避障单元63反馈的距离值b是否存在距离值b小于预设的危险值，若所有距离值b都大于预设的危险值，进入S2.2；若有一个或多个的距离值b仍小于预设的危险值，则进入S3.2。

在一实施例中，步骤S3.1.1，当自封管体43上的四个避障单元有三个避障单元反馈的距离值b小于预设的危险值，危险值为20cm，机械臂调整时的移动速度v；其中b₁₀=17cm、b₂₀=19cm、b₃₀=15cm、b₄₀=40cm中，则控制器判断b₄₀为b_max，则控制器驱动向反馈距离值b_max的避障单元所在的方向进行直线移动，直至b₁₀、b₂₀、b₃₀、b₄₀都大于20cm，完成第一调整动作；假设完成第一调整动作后，机械臂再根据预先设定的时间t移动，完成第二调整动作；控制器进一步判断完成第二调整动作后，b₁₀、b₂₀、b₃₀、b₄₀中是否存在小于危险值20cm的情况，若存在，再次进入步骤S3.2对机械臂的位置进行调整；若不存在，进入步骤S2.2调整浇筑口的朝向，直到完成自封机构与浇筑口的连接；这样，在完成第一调整动作后，机械臂根据预设的时间移动t秒，进一步对自封机构与障碍物之间进行位置优化，降低了自封机构或机械臂与障碍物碰撞的可能性。

Claims

1.一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：包括制浆设备、输料管、自封机构和模具，模具上设有用于浇筑浆体的浇筑口；

机器人包括移动机构和机械臂，机械臂设置在移动机构上方；自封机构设置在机械臂的末端，自封机构一端与输料管连接；

2.根据权利要求1所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：机器人还包括滑动机构、机械臂底座；滑动机构设置在移动机构上，机械臂底座设置在滑动机构上方，机械臂与机械臂底座连接。

3.根据权利要求1所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：所述移动机构为履带式行走机构。

4.根据权利要求1所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：所述机械臂的端部设有图像识别模块，图像识别模块与自封管体的输出口朝向相同。

5.根据权利要求4所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：所述机械臂的端部设有测距模块，测距模块的朝向与自封管体的输出口朝向相同。

6.根据权利要求1所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：所述电动阀门为电动蝶阀。

7.根据权利要求1所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：机械臂端部设有调节件，调节件转动设置在机械臂的端部，调节件的一侧而还固定连接有调节连杆，调节连杆远离调节件的一端与自封机构固定连接；机械臂上设有用于驱动调节件转动的调节电机，调节件与自封管体固定连接，通过调节电机驱动调节件转动，从而带动自封管体转动。

8.根据权利要求1所述的一种履带式智能浇筑机器人，其特征在于：所述自封管体上设有避障模块，避障模块包括三个以上的避障单元，避障单元之间沿自封机构靠近输出口一端的外壁等距间隔设置。