CN115365918B - 一种全方位智能墙面打磨机器人及其打磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全方位智能墙面打磨机器人及其打磨方法，包括：空心底座部分，空心底座部分的四角设置有吸尘装置；旋转存储部分，安装于空心底座部分上，用于携带打磨件；底部打磨部分，安装于旋转存储部分上，用于从旋转存储部分处自动安装更换打磨件，并对墙体的底面进行打磨；侧面打磨部分，安装于底部打磨部分的两侧，用于从旋转存储部分中自动安装更换打磨件，并对墙面进行打磨；顶部打磨部分，安装于底部打磨部分的中部正上方，用于对墙体的顶面进行打磨；底部打磨部分、侧面打磨部分和顶部打磨部分中均设有安装更换机构。本发明通过三个方向的打磨机构，实现建筑内墙的顶面、侧面、底面的同步打磨，提高墙面打磨的效率及平整度。

Description

一种全方位智能墙面打磨机器人及其打磨方法
技术领域
本发明涉及建筑工程的技术领域，尤其涉及一种全方位智能墙面打磨机器人，同时还涉及一种全方位智能墙面打磨方法。
背景技术
现有墙面打磨技术多为人工通过打磨机进行打磨，该种方式效率较低，速度较慢，且打磨时还需要实时检查墙面是否平整，会进一步降低打磨的效率。公开号为CN202110088194.5的发明专利公开了一种墙面打磨装置及墙面打磨机器人，该技术方案通过提供一种能适应现有爬架体系，无需对爬架做任何更改，其墙面打磨装置既可以进行墙面打磨工作，又可以躲避内立杆实现在爬架内顺利行走的墙面打磨机器人，其仅适用于建筑外墙的打磨工序，因而还需要一种能够在顶面、侧面、底面全方位适应房间内墙的智能打磨机器人及其打磨方法。
发明内容
基于上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是在于提供一种全方位智能墙面打磨机器人，可通过设计的三个方向的打磨机构，实现建筑内墙的顶面、侧面、底面的三位一体同步打磨。
本发明还提供了一种全自动智能墙面打磨方法，可直接应用在现有建筑内墙打磨中，有效的提高墙面打磨的效率及平整度。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
本发明的全方位智能墙面打磨机器人及其打磨方法包括：空心底座部分，用于带动整个装置进行移动，所述空心底座部分的四角设置有吸尘装置；旋转存储部分，安装于所述空心底座部分上，用于携带打磨件；底部打磨部分，安装于所述旋转存储部分上，用于从旋转存储部分处自动安装更换打磨件，并对墙体的底面进行打磨；侧面打磨部分，安装于所述底部打磨部分的两侧并由多轴机械臂构成主体，用于从所述旋转存储部分中自动安装更换打磨件，并对墙面进行打磨；顶部打磨部分，安装于所述底部打磨部分的中部正上方，用于对墙体的顶面进行打磨；所述底部打磨部分、侧面打磨部分和顶部打磨部分中均设有安装更换机构，该安装更换机构包括第二电动推杆，所述第二电动推杆的下方安装有第二矩形安装板，该第二矩形安装板的上方设有驱动电机，其下方中部设有第一转盘，其下方两侧设有第一固定推杆电机，该第一固定推杆电机可推动固定轴进行伸缩；所述第一转盘的下方固定有螺纹圆柱销，所述第二电动推杆推动第二矩形安装板下降，当螺纹圆柱销接近并对准打磨件的螺纹孔后，控制第一固定推杆电机将固定轴插入打磨件的通孔中，使打磨件无法旋转，再控制第二电动推杆推下第二矩形安装板同时通过驱动电机控制第一转盘旋转，将螺纹圆柱销旋入螺纹孔中固定，再控制第一固定推杆电机收起固定轴，此时的打磨件解除锁定可以旋转，通过第二电动推杆将打磨件伸至需打磨的表面，通过驱动电机控制打磨件进行打磨。
优选的，所述空心底座部分由矩形空心底盘构成底座，所述矩形空心底盘的中部设有第一圆形开口，该第一圆形开口的底部外围设有用于监测地面平整度的第一环形激光测距仪矩阵；所述矩形空心底盘的底部设有底部万向轮，矩形空心底盘的上方最外侧设置有矩形安装挡板，所述矩形安装挡板的外侧设有一圈矩形激光测距仪矩阵，所述空心底座部分的上方中部设有第一环形轨道，第一环形轨道上设有第一电动小车。
进一步的，所述吸尘装置包括位于所述空心底座部分的底部四角的吸尘盘，空心底座部分的上方四角设置有储灰箱，其位置位于所述吸尘盘的上方，该储灰箱的上方设置有鼓风机，启动鼓风机通过底部的吸尘盘将打磨产生的灰尘吸入储灰箱中进行存储。
进一步的，所述旋转存储部分包括作为底座的环形轨道内箱单元与安装于其中的若干移动升降存储单元，所述环形轨道内箱单元由安装于所述第一电动小车上方的第一空心圆盘构成底座，所述第一空心圆盘的上方从外至内依次设置有存储内箱外挡板、第二环形轨道、存储内箱内挡板、第二圆形开口，第二圆形开口的大小方位均与下方的第一圆形开口对应；由所述存储内箱外挡板与存储内箱内挡板围成的环形空间用于存储若干移动升降存储单元，所述移动升降存储单元从下至上依次由第二电动小车、第一电动推杆、存储底板、第一存储外挡板、打磨件组成，所述第二电动小车安装于第二环形轨道上，带动移动升降存储单元在第二环形轨道上移动，所述第一电动推杆安装于第二电动小车上，用于推动上方部件升降；所述打磨件由打磨上盘与打磨下盘组成，其中部设有螺纹孔，其中部外圈设置有通孔；所述第一存储外挡板内可存放若干打磨件，用于更换备用，当机器人不使用时，将所述移动升降存储单元整体抬升然后从底部打磨部分的第四圆形开口中取出进行更换。
优选的，所述底部打磨部分由空心转盘单元、升降限位板单元、弧形侧面打磨轨道单元、矩形打磨存取轨道单元、顶部打磨盘存取单元、底部打磨单元组成，所述空心转盘单元安装于所述旋转存储部分上，其由第二空心圆盘构成主体，其中部设有第三圆形开口，其大小与方位与第二圆形开口对应，其两侧设有第四圆形开口，该第四圆形开口的大小与存储底板对应；所述升降限位板单元包括设置于所述第四圆形开口两侧的弧形限位板，所述弧形限位板的外侧设有齿条轨道，该齿条轨道一侧的第二空心圆盘上设有第一步进电机，第一步进电机通过驱动安装于其输出轴上的齿轮转动，齿轮与齿条轨道啮合，进而带动弧形限位板在第二空心圆盘上升降，当通过第二电动小车带动移动升降存储单元移动到第四圆形开口的下方时，通过控制第一步进电机带动齿轮在齿条轨道上转动，进而使弧形限位板下降，将底部的移动升降存储单元围住进行限制，再通过控制第一电动推杆可将移动升降存储单元推起，进而取出其中的打磨件，或更换打磨件；所述弧形侧面打磨轨道单元由两条弧形轨道构成，该弧形轨道安装于所述第二空心圆盘的上方、弧形限位板的两侧；所述矩形打磨存取轨道单元由两块安装于第二空心圆盘上、第三圆形开口两侧的弧形支撑板构成主体，该弧形支撑板的上方设有矩形顶板，该矩形顶板上设有顶部打磨盘存取单元的第二存储外挡板，其底部设有矩形轨道支架，该矩形轨道支架的两侧固定于第四圆形开口的外侧，矩形轨道支架的范围刚好覆盖由两个第四圆形开口与第三圆形开口连成的直线；所述矩形轨道支架的轨道下方设有所述安装更换机构；所述顶部打磨盘存取单元由安装于所述矩形顶板上方的第二存储外挡板构成主体，所述第二存储外挡板的内部装有若干打磨件。
进一步的，所述多轴机械臂的下方设有第二转盘，所述第二转盘的下方设有第四电动小车，所述第四电动小车可在弧形轨道上运动；所述多轴机械臂的最末端设置有打磨朝向调整机构，用于能够垂直旋转进而调整第三矩形安装板与墙面的倾角；第三矩形安装板安装于打磨朝向调整机构上，第三矩形安装板上设置有所述安装更换机构；所述第三矩形安装板上还设置有第二环形激光测距仪矩阵，通过第二环形激光测距仪矩阵实时监测墙面平整度，并配合打磨朝向调整机构进一步调整打磨件与墙面的倾角。
优选的，所述顶部打磨部分由四个第三电动推杆构成主体，第三电动推杆安装于第二空心圆盘上，所述第三电动推杆的上方设有第四矩形安装板，所述第四矩形安装板的中部设有矩形开口，其上部四侧设有顶部万向轮；所述矩形开口的上方两侧设有对称的旋转电机，另一侧设有对称的第四电动推杆；所述矩形开口上设置有所述安装更换机构，所述第四电动推杆的末端设有L型支撑板，该第四电动推杆可通过控制伸缩L型支撑板对矩形开口上的安装更换机构进行支撑与松开，当需要对顶面进行打磨时，可先控制第四电动推杆让L型支撑板松开对矩形开口上的安装更换机构的支撑，再控制旋转电机使其旋转至打磨件的安装面朝下，再控制第三电动推杆使第四矩形安装板下降，矩形开口上的安装更换机构通过顶部打磨盘存取单元进行安装打磨件。
相应的，本发明还提供了全方位智能墙面打磨机器人的打磨方法，其步骤为：
S1、打磨件预先储备阶段，通过控制第一步进电机带动齿轮在齿条轨道上转动，进而使弧形限位板下降，将底部的移动升降存储单元围住进行限制，再通过控制第一电动推杆可将移动升降存储单元推起，进而更加便于取出其中的打磨件，或更换打磨件；
S2、准备打磨前，先将打磨件安装至各打磨部分，通过控制第三电动小车带动底部打磨单元在矩形轨道支架上从第三圆形开口的上方移动至第四圆形开口的上方，控制第二电动推杆推动第二矩形安装板下降，当螺纹圆柱销接近并对准螺纹孔后，控制第一固定推杆电机将固定轴插入通孔中，进而使打磨件无法旋转，在控制第二电动推杆推下第二矩形安装板同时通过驱动电机控制第一转盘旋转，将螺纹圆柱销旋入螺纹孔中固定，再控制第一固定推杆电机收起固定轴，此时的打磨件解除锁定可以旋转，至此便是安装打磨件的过程，拆除的过程将其反过来即可，安装完毕后控制第三电动小车将底部打磨单元移回第三圆形开口的上方，侧面打磨部分与顶部打磨部分上的打磨件的安装与之同理；
S3、进行打磨时，通过矩形激光测距仪矩阵实时监测机器人与墙面的距离，进而控制机器人靠近待打磨墙面，控制第三电动推杆上升直至顶部万向轮与房屋顶面接触，通过第二电动推杆将打磨件伸至地面，通过第二环形激光测距仪矩阵实时监测墙面平整度，并配合打磨朝向调整机构进一步调整打磨件与墙面的倾角，启动鼓风机使吸尘盘将灰尘吸入储灰箱中，再同时启动顶部、侧面、底部的打磨机构进行同时打磨，一边打磨一边检测平整度并进行移动，直至整个房屋内墙打磨完成。
由上，本发明的全方位智能墙面打磨机器人及其打磨方法的有益效果如下：
1、相较于现有技术，打磨过程中常常不进行同步除尘，造成打磨环境充满灰尘，不仅会影响打磨的效率同时还会危害施工人员健康安全，本发明通过设计的储灰箱配合鼓风机能在进行打磨的同时进行全方位的除尘处理，有效避免打磨产生的灰尘满天飞情况，提高施工环境质量，保护施工人员健康安全。
2、相较于现有技术，人工施工时往往使用手持打磨机对墙面进行打磨，当打磨机打磨盘损耗后则需要更换新的打磨盘，由于一次携带打磨盘数量有限，因此总打磨范围也是有限的，无法一次进行大范围持续打磨，同时因为携带打磨机打磨盘种类限定，因此无法同步进行打磨、抛光等工序，而本发明通过将若干个打磨件叠放式存储于移动升降存储单元中，再将若干个移动升降存储单元存储于旋转存储部分中，有效提升机器人打磨盘的携带量，大幅提高打磨范围即续航，同时因为可携带不同种类的打磨件，使之能同步进行不同工序如打磨与抛光等，提高整体施工效率。
3、相较于现有技术，人工打磨通常只能对一个面进行打磨，且当打磨头磨损时更换繁杂，本发明通过设置的矩形轨道支架，使得底部打磨单元能迅速在打磨件存储处与打磨处进行切换，并实现自动更换打磨件，有效的提高打磨的效率以及打磨范围。
4、相较于现有技术的侧面打磨同样是人工打磨，通常存在打磨平整度监测与打磨工序的切换，且有些高处不便施工人员靠近检测打磨，影响了打磨的效率；本发明通过左右两个弧形轨道上的两个多轴机械臂，实现了打磨的大范围覆盖，同时两个打磨机构配合，第二环形激光测距仪矩阵与打磨朝向调整机构的调整，不仅能完成顶部、侧面、底部的打磨工作，还能应对一些阴阳角等特殊情况，除此之外，该多轴机械臂还可用于打磨件的运输，如将位于旋转存储部分内部的打磨件运输至顶部打磨盘存取单元的第二存储外挡板中供顶部打磨部分取用，具体运输方式即和底部打磨单元取用打磨件一样，先取出再放入实现运输，有效实现了顶部、侧面、底部三位打磨的打磨盘更换自动一体化。
5、相较于现有技术的顶部打磨，人工打磨往往会造成顶部打磨灰尘落下，影响视线与环境，同时还存在打磨不便的问题，本发明通过可伸缩的顶部打磨部分，有效应对不同高度的墙体顶面打磨，同时设计的打磨构件翻转机构可使之能够自动更换打磨盘，有效的提高打磨范围与效率，同时配合底部和侧面的打磨机构，顶面、侧面、底面三面同时进行打磨工序，大幅提高内墙打磨的效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的全方位智能墙面打磨机器人的整体结构示意图；
图2为本发明的空心底座部分的结构示意图；
图3为本发明的旋转存储部分的结构示意图；
图4为本发明的环形轨道内箱单元的结构示意图；
图5为本发明的移动升降存储单元的结构示意图；
图6为本发明的打磨件的结构示意图；
图7为本发明的底部打磨部分的结构示意图；
图8为本发明的空心转盘单元与升降限位板单元的结构示意图；
图9为本发明的弧形侧面打磨轨道单元、矩形打磨盘存取轨道单元、顶部打磨盘存取单元的结构示意图；
图10为本发明的底部打磨单元的结构示意图；
图11为本发明的侧面打磨部分的结构示意图；
图12为本发明的顶部打磨部分的结构示意图。
附图说明：
1000-空心底座部分；
1001-矩形空心底盘；1001a-第一圆形开口；1002-矩形安装挡板；1003-矩形激光测距仪矩阵；1004-底部万向轮；1005-吸尘盘；1006-第一环形激光测距仪矩阵；1007-第一环形轨道；1008-第一电动小车；1009-储灰箱；1010-鼓风机；
2000-旋转存储部分；
2100-环形轨道内箱单元；2101-第一空心圆盘；2101a-第二圆形开口；2102-存储内箱外挡板；2103-第二环形轨道；2104-存储内箱内挡板；
2200-移动升降存储单元；2201-第二电动小车；2202-第一电动推杆；2203-存储底板；2204-第一存储外挡板；2205-打磨件；2205a-打磨上盘；2205b-通孔；2205c-螺纹孔；2205d-打磨下盘；
3000-底部打磨部分；
3100-空心转盘单元；3101-第二空心圆盘；3101a-第三圆形开口；
3200-升降限位板单元；3201-弧形限位板；3201a-齿条轨道；3202a-第一步进电机；3202b-齿轮；3203-第四圆形开口；
3300-弧形侧面打磨轨道单元；3301-弧形轨道；
3400-矩形打磨存取轨道单元；3401-弧形支撑板；3402-矩形顶板；3403-矩形轨道支架；
3500-顶部打磨盘存取单元；3501-第二存储外挡板；
3600-底部打磨单元；3601-第一矩形安装板；3602-第三电动小车；3603-第二电动推杆；3604-第二矩形安装板；3605-驱动电机；3606-第一转盘；3606a-螺纹圆柱销；3607-第一固定推杆电机；3607a-固定轴；
4000-侧面打磨部分；
4001-第四电动小车；4002-第二转盘；4003-多轴机械臂；4003a-打磨朝向调整机构；4004-第三矩形安装板；4005-第二环形激光测距仪矩阵；4006-第二固定推杆电机；
5000-顶部打磨部分；
5001-第三电动推杆；5002-第四矩形安装板；5003-顶部万向轮；5004-旋转电机；5004a-异型配重块；5005-第四电动推杆；5006-L型支撑板；5007-顶部打磨单元。
具体实施方式
下面，结合图1至图12详细介绍本发明提供的一种全方位智能墙面打磨机器人及其打磨方法。
由图1所示，本发明的全方位智能墙面打磨机器人从下至上依次由空心底座部分1000、旋转存储部分2000、底部打磨部分3000、侧面打磨部分4000、顶部打磨部分5000组成，侧面打磨部分4000安装于底部打磨部分3000的上方两侧，顶部打磨部分5000安装于底部打磨部分3000的中部正上方；其中最为关键的是旋转存储部分2000、底部打磨部分3000、顶部打磨部分5000。
由图2所示，空心底座部分1000由矩形空心底盘1001构成底座，矩形空心底盘1001的中部设有第一圆形开口1001a，该第一圆形开口1001a的底部外围设有第一环形激光测距仪矩阵1006，第一环形激光测距仪矩阵1006为一种通用件，功能是通过检测对比矩阵内与墙面的距离进而得到墙面平整度，设置该结构的目的是，后续底部打磨部分3000的打磨件2205可深入第一圆形开口1001a的底部对地面进行打磨，同时周围的第一环形激光测距仪矩阵1006实时监测地面平整度，确保打磨的效率与效果。
矩形空心底盘1001的底部设有底部万向轮1004，同时其底部的四角还设置有吸尘盘1005。矩形空心底盘1001的上方最外侧设置有矩形安装挡板1002，该挡板外侧设有一圈矩形激光测距仪矩阵1003，设置该结构的目的是，外圈的测距仪可实时监测机器人与墙面的距离，进而控制机器人靠近或远离墙面来实现打磨目的。
空心底座部分1000的上方四角设置有储灰箱1009，其位置位于吸尘盘1005的上方，该储灰箱1009的上方设置有鼓风机1010，设置该结构的目的是，当进行打磨时候，启动鼓风机1010通过底部的吸尘盘1005将打磨产生的灰尘吸入储灰箱1009中进行存储，确保打磨环境的干净整洁。需要说明的是，此处的储灰箱1009除了可与底部的吸尘盘1005连接进行除尘，还可设置管道与上方的侧面打磨部分4000、顶部打磨部分5000相连，使整个机器人在进行全方位打磨时能进行全方位除尘，确保打磨产生的灰尘不会充满房间对施工造成干扰。
上述储灰箱1009、鼓风机1010、吸尘盘1005构成吸尘装置。
空心底座部分1000的上方中部设有第一环形轨道1007，该轨道上设有第一电动小车1008，第一电动小车1008为一种通用件，其功能是能带动其上的部件在轨道上移动，设置该结构的目的是，可将旋转存储部分2000安装于第一电动小车1008上，使其能通过第一环形轨道1007进行旋转。相较于现有技术，打磨过程中常常不进行同步除尘，造成打磨环境充满灰尘，不仅会影响打磨的效率同时还会危害施工人员的健康安全，本发明通过设计的储灰箱1009配合鼓风机1010能在进行打磨的同时进行全方位的除尘处理，有效避免打磨产生的灰尘满天飞情况，提高施工环境质量，保护施工人员健康安全。
由图3-图6所示，旋转存储部分2000包括作为底座的环形轨道内箱单元2100与安装于其中的若干移动升降存储单元2200，环形轨道内箱单元2100由安装于第一电动小车1008上方的第一空心圆盘2101构成底座，该空心圆盘的上方从外至内依次设置有存储内箱外挡板2102、第二环形轨道2103、存储内箱内挡板2104、第二圆形开口2101a，第二圆形开口2101a的大小方位均与下方的第一圆形开口1001a对应，设置该结构的目的是，由存储内箱外挡板2102与存储内箱内挡板2104围成的环形空间可用于存储若干移动升降存储单元2200，移动升降存储单元2200从下至上依次由第二电动小车2201、第一电动推杆2202、存储底板2203、第一存储外挡板2204、打磨件2205组成，第二电动小车2201安装于第二环形轨道2103上，可带动移动升降存储单元2200在第二环形轨道2103上移动，第一电动推杆2202安装于第二电动小车2201上，可推动上方部件升降。打磨件2205为一种通用件，由打磨上盘2205a与打磨下盘2205d组成，其中部设有螺纹孔2205c，其中部外圈设置有通孔2205b，可根据实际需要更换打磨件2205的组成，如细砂纸等以应对不同的需要如打磨、抛光等。
第一存储外挡板2204内可存放若干打磨件2205，用于更换备用，当机器人不使用时，需要整体更换存储单元的打磨件2205，可将移动升降存储单元2200整体抬升然后从第四圆形开口3203中取出进行更换。相较于现有技术，人工施工时往往使用手持打磨机对墙面进行打磨，当打磨机打磨盘损耗后则需要更换新的打磨盘，由于一次携带打磨盘数量有限，因此总打磨范围也是有限的，无法一次进行大范围持续打磨，同时因为携带打磨机和打磨盘的种类限定，因此无法同步进行打磨、抛光等工序。而本发明通过将若干个打磨件2205叠放式存储于移动升降存储单元2200中，再将若干个移动升降存储单元2200存储于旋转存储部分2200中，有效提升机器人打磨盘的携带量，大幅提高打磨范围即续航，同时因为可携带不同种类的打磨件2205，使之能同步进行不同工序如打磨与抛光等，提高整体施工效率。
由图7-图10所示，底部打磨部分3000由空心转盘单元3100、升降限位板单元3200、弧形侧面打磨轨道单元3300、矩形打磨存取轨道单元3400、顶部打磨盘存取单元3500、底部打磨单元3600组成，空心转盘单元3100安装于旋转存储部分2000上，其由第二空心圆盘3101构成主体，其中部设有第三圆形开口3101a，其大小与方位与第二圆形开口2101a对应，其两侧设有第四圆形开口3203，该第四圆形开口3203的大小与存储底板2203对应。
升降限位板单元3200包括设置于第四圆形开口3203两侧的弧形限位板3201，该限位板外侧设有齿条轨道3201a，该齿条轨道3201a一侧的第二空心圆盘3101上设有第一步进电机3202a，第一步进电机3202a通过驱动安装于其输出轴上的齿轮3202b转动，齿轮3202b与齿条轨道3201a啮合，进而带动弧形限位板3201在第二空心圆盘3101上升降，设置该结构的目的是，当通过第二电动小车2201带动移动升降存储单元2200移动到第四圆形开口3203的下方时，通过控制第一步进电机3202a带动齿轮3202b在齿条轨道3201a上转动，进而使弧形限位板3201下降，将底部的移动升降存储单元2200围住进行限制，再通过控制第一电动推杆2202可将移动升降存储单元2200推起，进而更加便于取出其中的打磨件2205，或更换打磨件2205。
弧形侧面打磨轨道单元3300由两条弧形轨道3301构成，该轨道安装于第二空心圆盘3101的上方、弧形限位板3201的两侧，设置该结构的目的是，配合后续侧面打磨部分4000在弧形轨道3301上的移动，能够实现侧面墙体的范围打磨，同时还可便于侧面打磨部分4000对打磨件2205进行转移或更换，如将第四圆形开口3203下方存储的打磨件2205转移至第二存储外挡板3501中等等。
矩形打磨存取轨道单元3400由两块安装于第二空心圆盘3101上、第三圆形开口3101a两侧的弧形支撑板3401构成主体，该弧形支撑板3401的上方设有矩形顶板3402，该矩形顶板3402上设有顶部打磨盘存取单元3500的第二存储外挡板3501，其底部设有矩形轨道支架3403，该矩形轨道支架3403的两侧固定于第四圆形开口3203的外侧，矩形轨道支架3403的范围刚好覆盖由两个第四圆形开口3203与第三圆形开口3101a连成的直线。
矩形轨道支架3403的轨道下方设有底部打磨单元3600(也即安装更换机构)，底部打磨单元3600由第一矩形安装板3601构成主体，其上四侧设有第三电动小车3602，其中部设有第二电动推杆3603，第三电动小车3602安装于矩形轨道支架3403的下方，可带动整个底部打磨单元3600在第四圆形开口3203与第三圆形开口3101a之间移动切换。第二电动推杆3603的下方安装有第二矩形安装板3604，该第二矩形安装板3604的上方设有驱动电机3605，其下方中部设有第一转盘3606，其下方两侧设有第一固定推杆电机3607，该第一固定推杆电机3607可推动固定轴3607a进行伸缩，第一转盘3606的下方固定有螺纹圆柱销3606a，设计该结构的目的是，通过控制第三电动小车3602带动底部打磨单元3600在矩形轨道支架3403上从第三圆形开口3101a的上方移动至第四圆形开口3203的上方，控制第二电动推杆3603推动第二矩形安装板3604下降，当螺纹圆柱销3606a接近并对准打磨件2205的螺纹孔2205c后，控制第一固定推杆电机3607将固定轴3607a插入打磨件2205的通孔2205b中，进而使打磨件2205无法旋转，再控制第二电动推杆3603推下第二矩形安装板3604同时通过驱动电机3605控制第一转盘3606旋转，将螺纹圆柱销3606a旋入螺纹孔2205c中固定，再控制第一固定推杆电机3607收起固定轴3607a，此时的打磨件2205解除锁定可以旋转，至此便是安装打磨件2205的过程，拆除的过程将其反过来即可，再通过第二电动推杆3603将打磨件2205伸至地面，通过驱动电机3605控制打磨件2205进行打磨，同时配合第一环形激光测距仪矩阵1006实时监测地面平整度。
顶部打磨盘存取单元3500主要由安装于矩形顶板3402上方的第二存储外挡板3501构成主体，该挡板内部可装有若干打磨件2205，需要说明的是，该处存储的打磨件2205仅用于顶部打磨部分5000的供给。相较于现有技术，人工打磨通常只能对一个面进行打磨，且当打磨头磨损时更换繁杂，本发明通过设置的矩形轨道支架3403，使得底部打磨单元3600能迅速在打磨件存储处与打磨处进行切换，并实现自动更换打磨件2205，有效的提高打磨的效率以及打磨范围。
由图11所示，侧面打磨部分4000由多轴机械臂4003构成主体，需要说明的是，该多轴机械臂4003为通用件，任意一种可多轴移动转向的机械臂均可代替。多轴机械臂4003的下方设有第二转盘4002，第二转盘4002的下方设有第四电动小车4001，该电动小车可在弧形轨道3301上运动。多轴机械臂4003的最末端设置有打磨朝向调整机构4003a，该机构为机械臂自有结构，功能是能够垂直旋转进而调整第三矩形安装板4004与墙面的倾角。第三矩形安装板4004安装于打磨朝向调整机构4003a上，该安装板上设置有与底部打磨单元3600一样的安装更换机构(图中未示出)，如与第一固定推杆电机3607完成一样的固定打磨件2205功能的第二固定推杆电机4006。同时第三矩形安装板4004上还设置有第二环形激光测距仪矩阵4005，该第二环形激光测距仪矩阵4005的大小略大于打磨件2205，设置该结构的目的是，可通过第二环形激光测距仪矩阵4005实时监测墙面平整度，并配合打磨朝向调整机构4003a进一步调整打磨件2205与墙面的倾角，提高打磨的精准度。相较于现有技术的侧面打磨同样是人工打磨，通常存在打磨平整度监测与打磨工序的切换，且有些高处不便施工人员靠近检测打磨，影响了打磨的效率。本发明通过左右两个弧形轨道3301上的两个多轴机械臂4003，实现了打磨的大范围覆盖，同时两个打磨机构配合，第二环形激光测距仪矩阵4005与打磨朝向调整机构4003a的调整，不仅能完成顶部、侧面、底部的打磨工作，还能应对一些阴阳角等特殊情况，除此之外，该多轴机械臂4003还可用于打磨件2205的运输，如将位于旋转存储部分2000内部的打磨件2205运输至顶部打磨盘存取单元3500的第二存储外挡板3501中供顶部打磨部分5000取用，具体运输方式即和底部打磨单元3600取用打磨件2205一样，先取出再放入实现运输，有效实现了顶部、侧面、底部三位打磨的打磨盘更换自动一体化。
由图12所示，顶部打磨部分5000由四个第三电动推杆5001构成主体，该电动推杆安装于第二空心圆盘3101上，第三电动推杆5001的上方设有第四矩形安装板5002，该安装板的中部设有矩形开口，其上部四侧设有顶部万向轮5003。矩形开口的上方两侧设有对称的旋转电机5004，另一侧设有对称的第四电动推杆5005。需要说明的是，安装于顶部打磨部分5000上的顶部打磨单元5007(安装更换机构)为安装于底部打磨部分3000中的底部打磨单元3600的同分异构体，两个构件唯一不同则是上方的顶部打磨单元5007的两侧中部设有异型配重块5004a，旋转电机5004通过异型配重块5004a控制该底部打磨单元3600进行翻转，同时所述第四电动推杆5005的末端设有L型支撑板5006，该第四电动推杆5005可通过控制伸缩L型支撑板5006对顶部打磨单元5007进行支撑与松开，设计该结构的目的是，当需要对顶面进行打磨时，可先控制第四电动推杆5005让L型支撑板5006松开对顶部打磨单元5007的支撑，再控制旋转电机5004使其旋转至打磨件2205的安装面朝下，再控制第三电动推杆5001使第四矩形安装板5002下降，顶部打磨单元5007通过顶部打磨盘存取单元3500进行安装打磨件2205，再同理翻转顶部打磨单元5007使之打磨面朝上，控制第三电动推杆5001上升直至顶部万向轮5003与房屋顶面接触，接下来可控制顶部打磨单元5007对顶面进行打磨，需要说明的是，顶部的第四矩形安装板5002上同样可以安装环形激光测距仪矩阵(图中未示出)对墙面平整度进行监控，也可接入与鼓风机1010相连的管道，与底部同理，在进行打磨的时候实现除尘。相较于现有技术的顶部打磨，人工打磨往往会造成顶部打磨灰尘落下，影响视线与环境，同时还存在打磨不便的问题，本发明通过可伸缩的顶部打磨部分5000，有效应对不同高度的墙体顶面打磨，同时设计的打磨构件翻转机构可使之能够自动更换打磨盘，有效的提高打磨范围与效率，同时配合底部和侧面的打磨机构，顶面、侧面、底面三面同时进行打磨工序，大幅提高内墙打磨的效率。
相应的，本发明提供的全方位智能墙面打磨机器人的打磨方法，其包括以下步骤：
S1、打磨件2205预先储备阶段，通过控制第一步进电机3202a带动齿轮3202b在齿条轨道3201a上转动，进而使弧形限位板3201下降，将底部的移动升降存储单元2200围住进行限制，再通过控制第一电动推杆2202可将移动升降存储单元2200推起，进而更加便于取出其中的打磨件2205，或更换打磨件2205。
S2、准备打磨前，先将打磨件2205安装至各打磨部分，如底部打磨单元3600，通过控制第三电动小车3602带动底部打磨单元3600在矩形轨道支架3403上从第三圆形开口3101a的上方移动至第四圆形开口3203的上方，控制第二电动推杆3603推动第二矩形安装板3604下降，当螺纹圆柱销3606a接近并对准螺纹孔2205c后，控制第一固定推杆电机3607将固定轴3607a插入通孔2205b中，进而使打磨件2205无法旋转，在控制第二电动推杆3603推下第二矩形安装板3604同时通过驱动电机3605控制第一转盘3606旋转，将螺纹圆柱销3606a旋入螺纹孔2205c中固定，再控制第一固定推杆电机3607收起固定轴3607a，此时的打磨件2205解除锁定可以旋转，至此便是安装打磨件2205的过程，拆除的过程将其反过来即可，安装完毕后控制第三电动小车3602将底部打磨单元3600移回第三圆形开口3101a的上方，侧面打磨部分4000与顶部打磨部分5000上的打磨件的安装与之同理。
S3、进行打磨时，通过矩形激光测距仪矩阵1003实时监测机器人与墙面的距离，进而控制机器人靠近待打磨墙面，控制第三电动推杆5001上升直至顶部万向轮5003与房屋顶面接触，通过第二电动推杆3603将打磨件2205伸至地面，通过第二环形激光测距仪矩阵4005实时监测墙面平整度，并配合打磨朝向调整机构4003a进一步调整打磨件2205与墙面的倾角，启动鼓风机1010使吸尘盘1005等机构将灰尘吸入储灰箱1009中，再同时启动顶部、侧面、底部的打磨机构进行同时打磨，一边打磨一边检测平整度并进行移动，直至整个房屋内墙打磨完成。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (5)

1.一种全方位智能墙面打磨机器人，其特征在于，包括：
空心底座部分(1000)，用于带动整个装置进行移动，所述空心底座部分(1000)的四角设置有吸尘装置；
旋转存储部分(2000)，安装于所述空心底座部分(1000)上，用于携带打磨件(2205)；
底部打磨部分(3000)，安装于所述旋转存储部分(2000)上，用于从旋转存储部分(2000)处自动安装更换打磨件(2205)，并对墙体的底面进行打磨；
侧面打磨部分(4000)，安装于所述底部打磨部分(3000)的两侧并由多轴机械臂(4003)构成主体，用于从所述旋转存储部分(2000)中自动安装更换打磨件(2205)，并对墙面进行打磨；
顶部打磨部分(5000)，安装于所述底部打磨部分(3000)的中部正上方，用于对墙体的顶面进行打磨；
所述底部打磨部分(3000)、侧面打磨部分(4000)和顶部打磨部分(5000)中均设有安装更换机构，该安装更换机构包括第二电动推杆(3603)，所述第二电动推杆(3603)的下方安装有第二矩形安装板(3604)，该第二矩形安装板(3604)的上方设有驱动电机(3605)，其下方中部设有第一转盘(3606)，其下方两侧设有第一固定推杆电机(3607)，该第一固定推杆电机(3607)可推动固定轴(3607a)进行伸缩；
所述第一转盘(3606)的下方固定有螺纹圆柱销(3606a)，所述第二电动推杆(3603)推动第二矩形安装板(3604)下降，当螺纹圆柱销(3606a)接近并对准打磨件(2205)的螺纹孔(2205c)后，控制第一固定推杆电机(3607)将固定轴(3607a)插入打磨件(2205)的通孔(2205b)中，使打磨件(2205)无法旋转，再控制第二电动推杆(3603)推下第二矩形安装板(3604)同时通过驱动电机(3605)控制第一转盘(3606)旋转，将螺纹圆柱销(3606a)旋入螺纹孔(2205c)中固定，再控制第一固定推杆电机(3607)收起固定轴(3607a)，此时的打磨件(2205)解除锁定可以旋转，通过第二电动推杆(3603)将打磨件(2205)伸至需打磨的表面，通过驱动电机(3605)控制打磨件(2205)进行打磨；
所述空心底座部分(1000)由矩形空心底盘(1001)构成底座，所述矩形空心底盘(1001)的中部设有第一圆形开口(1001a)，该第一圆形开口(1001a)的底部外围设有用于监测地面平整度的第一环形激光测距仪矩阵(1006)；
所述矩形空心底盘(1001)的底部设有底部万向轮(1004)，矩形空心底盘(1001)的上方最外侧设置有矩形安装挡板(1002)，所述矩形安装挡板(1002)的外侧设有一圈矩形激光测距仪矩阵(1003)，所述空心底座部分(1000)的上方中部设有第一环形轨道(1007)，第一环形轨道(1007)上设有第一电动小车(1008)；
所述吸尘装置包括位于所述空心底座部分(1000)的底部四角的吸尘盘(1005)，空心底座部分(1000)的上方四角设置有储灰箱(1009)，其位置位于所述吸尘盘(1005)的上方，该储灰箱(1009)的上方设置有鼓风机(1010)，启动鼓风机(1010)通过底部的吸尘盘(1005)将打磨产生的灰尘吸入储灰箱(1009)中进行存储；
所述旋转存储部分(2000)包括作为底座的环形轨道内箱单元(2100)与安装于其中的若干移动升降存储单元(2200)，所述环形轨道内箱单元(2100)由安装于所述第一电动小车(1008)上方的第一空心圆盘(2101)构成底座，所述第一空心圆盘(2101)的上方从外至内依次设置有存储内箱外挡板(2102)、第二环形轨道(2103)、存储内箱内挡板(2104)、第二圆形开口(2101a)，第二圆形开口(2101a)的大小方位均与下方的第一圆形开口(1001a)对应；
由所述存储内箱外挡板(2102)与存储内箱内挡板(2104)围成的环形空间用于存储若干移动升降存储单元(2200)，所述移动升降存储单元(2200)从下至上依次由第二电动小车(2201)、第一电动推杆(2202)、存储底板(2203)、第一存储外挡板(2204)、打磨件(2205)组成，所述第二电动小车(2201)安装于第二环形轨道(2103)上，带动移动升降存储单元(2200)在第二环形轨道(2103)上移动，所述第一电动推杆(2202)安装于第二电动小车(2201)上，用于推动上方部件升降；
所述打磨件(2205)由打磨上盘(2205a)与打磨下盘(2205d)组成，其中部设有螺纹孔(2205c)，其中部外圈设置有通孔(2205b)；
所述第一存储外挡板(2204)内可存放若干打磨件(2205)，用于更换备用，当机器人不使用时，将所述移动升降存储单元(2200)整体抬升然后从底部打磨部分(3000)的第四圆形开口(3203)中取出进行更换。
2.根据权利要求1所述的全方位智能墙面打磨机器人，其特征在于，所述底部打磨部分(3000)由空心转盘单元(3100)、升降限位板单元(3200)、弧形侧面打磨轨道单元(3300)、矩形打磨存取轨道单元(3400)、顶部打磨盘存取单元(3500)、底部打磨单元(3600)组成，所述空心转盘单元(3100)安装于所述旋转存储部分(2000)上，其由第二空心圆盘(3101)构成主体，其中部设有第三圆形开口(3101a)，其大小与方位与第二圆形开口(2101a)对应，其两侧设有第四圆形开口(3203)，该第四圆形开口(3203)的大小与存储底板(2203)对应；
所述升降限位板单元(3200)包括设置于所述第四圆形开口(3203)两侧的弧形限位板(3201)，所述弧形限位板(3201)的外侧设有齿条轨道(3201a)，该齿条轨道(3201a)一侧的第二空心圆盘(3101)上设有第一步进电机(3202a)，第一步进电机(3202a)通过驱动安装于其输出轴上的齿轮(3202b)转动，齿轮(3202b)与齿条轨道(3201a)啮合，进而带动弧形限位板(3201)在第二空心圆盘(3101)上升降，当通过第二电动小车(2201)带动移动升降存储单元(2200)移动到第四圆形开口(3203)的下方时，通过控制第一步进电机(3202a)带动齿轮(3202b)在齿条轨道(3201a)上转动，进而使弧形限位板(3201)下降，将底部的移动升降存储单元(2200)围住进行限制，再通过控制第一电动推杆(2202)可将移动升降存储单元(2200)推起，进而取出其中的打磨件(2205)，或更换打磨件(2205)；
所述弧形侧面打磨轨道单元(3300)由两条弧形轨道(3301)构成，该弧形轨道(3301)安装于所述第二空心圆盘(3101)的上方、弧形限位板(3201)的两侧；
所述矩形打磨存取轨道单元(3400)由两块安装于第二空心圆盘(3101)上、第三圆形开口(3101a)两侧的弧形支撑板(3401)构成主体，该弧形支撑板(3401)的上方设有矩形顶板(3402)，该矩形顶板(3402)上设有顶部打磨盘存取单元(3500)的第二存储外挡板(3501)，其底部设有矩形轨道支架(3403)，该矩形轨道支架(3403)的两侧固定于第四圆形开口(3203)的外侧，矩形轨道支架(3403)的范围刚好覆盖由两个第四圆形开口(3203)与第三圆形开口(3101a)连成的直线；所述矩形轨道支架(3403)的轨道下方设有所述安装更换机构；
所述顶部打磨盘存取单元(3500)由安装于所述矩形顶板(3402)上方的第二存储外挡板(3501)构成主体，所述第二存储外挡板(3501)的内部装有若干打磨件(2205)。
3.根据权利要求2所述的全方位智能墙面打磨机器人，其特征在于，所述多轴机械臂(4003)的下方设有第二转盘(4002)，所述第二转盘(4002)的下方设有第四电动小车(4001)，所述第四电动小车(4001)可在弧形轨道(3301)上运动；所述多轴机械臂(4003)的最末端设置有打磨朝向调整机构(4003a)，用于能够垂直旋转进而调整第三矩形安装板(4004)与墙面的倾角；第三矩形安装板(4004)安装于打磨朝向调整机构(4003a)上，第三矩形安装板(4004)上设置有所述安装更换机构；
所述第三矩形安装板(4004)上还设置有第二环形激光测距仪矩阵(4005)，通过第二环形激光测距仪矩阵(4005)实时监测墙面平整度，并配合打磨朝向调整机构(4003a)进一步调整打磨件(2205)与墙面的倾角。
4.根据权利要求3所述的全方位智能墙面打磨机器人，其特征在于，所述顶部打磨部分(5000)由四个第三电动推杆(5001)构成主体，第三电动推杆(5001)安装于第二空心圆盘(3101)上，所述第三电动推杆(5001)的上方设有第四矩形安装板(5002)，所述第四矩形安装板(5002)的中部设有矩形开口，其上部四侧设有顶部万向轮(5003)；所述矩形开口的上方两侧设有对称的旋转电机(5004)，另一侧设有对称的第四电动推杆(5005)；
所述矩形开口上设置有所述安装更换机构，所述第四电动推杆(5005)的末端设有L型支撑板(5006)，该第四电动推杆(5005)可通过控制伸缩L型支撑板(5006)对矩形开口上的安装更换机构进行支撑与松开，当需要对顶面进行打磨时，可先控制第四电动推杆(5005)让L型支撑板(5006)松开对矩形开口上的安装更换机构的支撑，再控制旋转电机(5004)使其旋转至打磨件(2205)的安装面朝下，再控制第三电动推杆(5001)使第四矩形安装板(5002)下降，矩形开口上的安装更换机构通过顶部打磨盘存取单元(3500)进行安装打磨件(2205)。
5.一种如权利要求4所述的全方位智能墙面打磨机器人的打磨方法，其特征在于，其步骤为：
S1、打磨件(2205)预先储备阶段，通过控制第一步进电机(3202a)带动齿轮(3202b)在齿条轨道(3201a)上转动，进而使弧形限位板(3201)下降，将底部的移动升降存储单元(2200)围住进行限制，再通过控制第一电动推杆(2202)可将移动升降存储单元(2200)推起，进而更加便于取出其中的打磨件(2205)，或更换打磨件(2205)；
S2、准备打磨前，先将打磨件(2205)安装至各打磨部分，通过控制第三电动小车(3602)带动底部打磨单元(3600)在矩形轨道支架(3403)上从第三圆形开口(3101a)的上方移动至第四圆形开口(3203)的上方，控制第二电动推杆(3603)推动第二矩形安装板(3604)下降，当螺纹圆柱销(3606a)接近并对准螺纹孔(2205c)后，控制第一固定推杆电机(3607)将固定轴(3607a)插入通孔(2205b)中，进而使打磨件(2205)无法旋转，在控制第二电动推杆(3603)推下第二矩形安装板(3604)同时通过驱动电机(3605)控制第一转盘(3606)旋转，将螺纹圆柱销(3606a)旋入螺纹孔(2205c)中固定，再控制第一固定推杆电机(3607)收起固定轴(3607a)，此时的打磨件(2205)解除锁定可以旋转，至此便是安装打磨件(2205)的过程，拆除的过程将其反过来即可，安装完毕后控制第三电动小车(3602)将底部打磨单元(3600)移回第三圆形开口(3101a)的上方，侧面打磨部分(4000)与顶部打磨部分(5000)上的打磨件的安装与之同理；
S3、进行打磨时，通过矩形激光测距仪矩阵(1003)实时监测机器人与墙面的距离，进而控制机器人靠近待打磨墙面，控制第三电动推杆(5001)上升直至顶部万向轮(5003)与房屋顶面接触，通过第二电动推杆(3603)将打磨件(2205)伸至地面，通过第二环形激光测距仪矩阵(4005)实时监测墙面平整度，并配合打磨朝向调整机构(4003a)进一步调整打磨件(2205)与墙面的倾角，启动鼓风机(1010)使吸尘盘(1005)将灰尘吸入储灰箱(1009)中，再同时启动顶部、侧面、底部的打磨机构进行同时打磨，一边打磨一边检测平整度并进行移动，直至整个房屋内墙打磨完成。
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