CN116442032A - 打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法，所述打磨头包括刀架和刀具组件，刀架连接打磨机器人，其具有多个沿圆周均匀间隔分布的连接块，在连接块上设有直线滑槽，所述刀具组件包括刀具和用于检测刀具的受力的波纹管压力传感器，波纹管压力传感器连接刀架，刀具固定连接于波纹管压力传感器且滑动安装于直线滑槽，直线滑槽的延伸方向与波纹管压力传感器所检测的力的方向相同，刀具组件设有多个，多个刀具组件与多个连接块一一对应连接；本申请打磨头应用于打磨机器人上，能够实现对墙面拼缝错台、涨模部分的自动打磨，解决现有打磨头打磨不完全的问题，能在打磨到钢筋时自动停止打磨以保护钢筋和刀具。

Description

打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法

技术领域

本申请涉及建筑施工技术领域，特别是涉及用于打磨混凝土墙面的打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法。

背景技术

在建筑施工中，混凝土墙面可能存在拼缝错台、涨模等现象，使得混凝土墙面不够平整，为了提高施工质量，保证墙面的平整度，往往需要对墙面进行打磨；目前最常见的打磨方式还是工人手持角磨机进行打磨，人工打磨的效果依赖工人的熟练度，打磨质量难以保证且打磨效率较低。

因此也出现了打磨机器人，将打磨头设置在机器人主体上，由机器人带动打磨头进行作业，一般打磨头具有磨盘，通过压力传感器检测磨盘与墙面的压力来判断打磨盘接触到墙壁，在打磨拼缝错台、涨模部位时磨盘各处受力不平衡，检测到压力时磨盘可能没有完全接触墙面，导致打磨深度没有到达理想的打磨平面，从而出现打磨不完全的情况；当打磨机器人出现故障而打磨掉钢筋保护层时，现有打磨头不能反馈打磨到钢筋的情况，从而不能及时停止打磨以保护钢筋和刀具。

发明内容

基于此，有必要提供一种打磨头及具有该打磨头的打磨机器人，并提供一种基于该打磨机器人的墙面打磨方法，以解决拼缝错台、涨模部位打磨不完全的问题，以及打磨到钢筋后钢筋和刀具受损的问题。

一方面本申请提供了一种打磨头，包括：刀架，用于连接打磨机器人，所述刀架具有多个沿圆周均匀间隔分布的连接块，在所述连接块上设有直线滑槽；刀具组件，包括刀具和用于检测所述刀具的受力的波纹管压力传感器，所述波纹管压力传感器连接所述刀架，所述刀具固定连接于所述波纹管压力传感器且滑动安装于所述直线滑槽，所述直线滑槽的延伸方向与所述波纹管压力传感器所检测的力的方向相同；所述刀具组件设有多个，多个所述刀具组件与多个所述连接块一一对应连接。

作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述刀具与所述波纹管压力传感器通过调节螺杆进行连接，所述调节螺杆穿过所述波纹管压力传感器的安装通孔并通过分别位于所述安装通孔的上方和下方的两个锁定螺母锁附在所述波纹管压力传感器，所述刀具固定连接于所述调节螺杆下端。

作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述刀架还具有同轴设置的转轴及转盘，所述转轴的上端连接于打磨机器人，所述转轴的下端固定连接所述转盘，多个所述连接块沿所述转盘的周壁间隔分布。

作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述波纹管压力传感器具有电缆接头，所述电缆接头设置在所述转轴的上端，所述转轴的上端通过导电滑环连接打磨机器人从而所述电缆接头电连接于所述导电滑环。

作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述刀具组件设有4个。

另一方面本申请提供了一种打磨机器人，包括机器人主体、直线驱动件、旋转驱动件及如上所述的打磨头，所述直线驱动件连接机器人主体，所述旋转驱动件连接所述直线驱动件的作用端，所述打磨头的刀架连接所述旋转驱动件的作用端；还包括控制器，所述控制器通信连接于所述机器人主体、所述直线驱动件、所述旋转驱动件及所有所述波纹管压力传感器。

作为本申请的打磨机器人的进一步的方案，所述机器人主体包括行车及机械臂机构，所述机械臂机构设置在所述行车上，所述直线驱动件连接所述机械臂机构的作用端，所述控制系统通信连接于所述行车及所述机械臂机构。

再一方面本申请提供了一种基于所述打磨机器人的墙面打磨方法，包括以下步骤：

S1、获取所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具接触到墙面而使所述波纹管压力传感器产生的第一次变化的压力值A1，在所述控制器中设置第一阈值A，所述第一阈值A等于所述压力值A1；

S2、所述控制器控制所述机器人主体调整姿态以使所述打磨头正对着墙面的拼缝错台，并使所述打磨头的刀具保持垂直于墙面；

S3、所述控制器控制所述直线驱动件及所述旋转驱动件启动，所述打磨头向墙面靠近；所述波纹管压力传感器实时检测并将检测的数据信息发送给所述控制器，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于等于所述第一阈值A，控制所述直线驱动件停止驱动；

S4、所述控制器控制所述机器人主体带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动。

作为本申请墙面打磨方法的进一步的方案，还包括以下步骤：

S5、所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动时，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于第一阈值A时，确定所述打磨头打磨到涨模部位；

S6、确定所述打磨头打磨到涨模部位后，所述控制器判断所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据是否皆大于第一阈值A，若是，控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动，否则继续带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动。

作为本申请墙面打磨方法的进一步的方案，还包括以下步骤：

S7、获取所述打磨头打磨预定深度的混凝土时所述波纹管压力传感器检测到的最大值B1，在所述控制器中设置第二阈值B，所述第二阈值B大于所述最大值B1；

S8、所述控制器根据任意一个所述波纹管压力传感器所检测的数据大于等于所述第二阈值B，确定所述打磨头打磨到钢筋，从而控制所述旋转驱动件停止驱动，同时控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动。

本申请技术方案的优点在于：打磨头应用于打磨机器人上，能使打磨机器人实现对墙面的自动打磨；打磨头通过设置沿圆周均匀间隔分布的多个刀具来替代磨盘，并用波纹管压力传感器检测刀具所受的压力，刀具接触墙面时受墙面的反作用力而沿直线滑槽微移，从而挤压波纹管压力传感器，从而检测到刀具所受的压力；将所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具接触到墙面而使所述波纹管压力传感器产生的第一次变化的压力值A1设置为第一阈值A，在打磨错台时打磨头垂直于墙面行进过程中能通过所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于等于第一阈值A来确定所有刀具均与墙面接触，从而确定刀具到达理想的打磨平面从而自动停止打磨头垂直于墙面行进，然后使打磨头沿竖直方向平行于墙面移动将拼缝错台打磨掉，解决了现有打磨头容易出现的打磨不完全的问题；在打磨头沿竖直方向平行于墙面移动的过程中，所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于第一阈值A时，能确定所述打磨头打磨到涨模部位，从而将打磨机器人调整为打磨涨模的状态；在控制器中设置第二阈值B，第二阈值B大于打磨预定深度混凝土时波纹管压力传感器检测到的最大值B1，在打磨过程中若机器人主体出现故障而无法保证打磨头沿竖直方向平行于墙面移动，出现打磨头向墙内偏移的情况时就可能打磨到钢筋，控制器能根据任意一个所述波纹管压力传感器所检测的数据大于等于所述第二阈值B确定打磨头遇到了难以打磨的钢筋，从而自动停止打磨以保护钢筋和刀具，避免钢筋和刀具受到磨损。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为本申请中打磨头的正视图，作了局部剖切以显示刀具组件的结构；

图2为图1所示打磨头的俯视图，作了局部剖切以显示连接块的结构.

附图标记说明：

11、转轴；12、转盘；13、连接块；131、直线滑槽；21、刀具；211、刀座；212、金刚石磨刀；22、波纹管压力传感器；221、电缆接头；23、调节螺杆；24、锁定螺母；30、导电滑环。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

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。在本申请的描述中，“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。

在本申请中，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申请中的具体含义。

在本申请中，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。

一方面本申请提供了一种打磨头，参考图1和图2，所述打磨头包括刀架及刀具组件，所述刀架用于连接打磨机器的主体，所述刀架具有多个沿圆周均匀间隔分布的连接块13，在所述连接块13上设有直线滑槽131；所述刀具组件包括刀具21和用于检测所述刀具的受力的波纹管压力传感器22，所述波纹管压力传感器22固定连接所述刀架，所述刀具21固定连接于所述波纹管压力传感器22且滑动安装于所述直线滑槽131，所述直线滑槽131的延伸方向与所述波纹管压力传感器22所检测的力的方向相同；所述刀具组件设有多个，多个所述刀具组件与多个所述连接块13一一对应连接。

优选的，所述刀具组件为3个或4个。

具体的，所述刀架包括同轴设置的转轴11及转盘12，所述转轴11的上端连接于打磨机器的主体，所述转轴11的下端固定连接所述转盘12，所述转轴11与所述转盘12相互垂直，多个连接块13均匀间隔分布在所述转盘12的周壁上，所述刀具21包括刀座211及固定于所述刀座211下端的金刚石磨刀212，所述刀座211滑动安装在直线滑槽131内。

金刚石磨刀212长时间使用会出现磨损，在打磨前要对各金刚石磨刀212进行调平，使各刀具21下端保持共面，因此刀具21与所述波纹管压力传感器22通过调节螺杆23进行连接，参考图1，所述调节螺杆23穿过所述波纹管压力传感器22的安装通孔且下端固定连接于所述刀座211，沿直线滑槽131移动所述刀座211到合适位置后，通过分别位于所述安装通孔上方和下方的两个锁定螺母24将调节螺杆23锁定在所述波纹管压力传感器22上。

所述波纹管压力传感器22具有电缆接头221，所述电缆接头221设置在所述转轴11的上端，所述转轴11的上端通过导电滑环30连接打磨机器人，所述导电滑环30具有定子和转子，所述定子相对打磨机器人固定，所述转子能相对打磨机器人转动，所述刀架固定连接所述转子，所述导电滑环30使所述电缆接头221在跟随所述转子转动时能保持电连接于所述定子。

另一方面本申请提供了一种打磨机器人，包括打磨头、机器人主体、直线驱动件、旋转驱动件及控制器，所述机器人主体包括行车及机械臂机构，所述机械臂机构设置在所述行车上，所述直线驱动件设置在所述机械臂机构的作用端，所述旋转驱动件连接所述直线驱动件的作用端，所述打磨头的刀架连接所述旋转驱动件的作用端；所述控制器通信连接于所述行车、所述机械臂机构、所述直线驱动件、所述旋转驱动件及所有所述波纹管压力传感器22。

所述行车方便打磨机器人进行移动；所述机械臂机构可选五轴机械臂或六轴机械臂，通过调整自身姿态能使所述打磨头垂直于墙面；所述直线驱动件用于驱动所述打磨头直线移动以保证打磨头能沿垂直于墙面的方向行进，可选用电动推杆；所述旋转驱动件用于驱动所述打磨头旋转从而打磨混凝土，可选用伺服电机。

在所述机器人主体上还可以设置有升降机构，所述升降机构通信连接于所述控制器，将所述机械臂机构设置在所述升降机构的作用端；所述打磨头可以由所述机械臂机构或所述升降机构带动而沿竖直方向平行于墙面运动。

再一方面本申请提供了一种基于所述打磨机器人的墙面打磨方法，包括以下步骤：

S1、获取所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具21接触到墙面而使所述波纹管压力传感器22产生的第一次变化的压力值A1，在所述控制器中设置第一阈值A，所述第一阈值A等于所述压力值A1；

S2、对各刀具21进行调平，所述控制器控制所述机器人主体调整姿态以使所述打磨头正对着墙面的拼缝错台，并使所述打磨头的刀具21保持垂直于理想的墙面；

S3、所述控制器控制所述直线驱动件及所述旋转驱动件启动，所述打磨头向墙面靠近；所述波纹管压力传感器22实时检测并将检测的数据信息发送给所述控制器，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器22同一时间检测的数据皆大于等于所述第一阈值A，控制所述直线驱动件停止驱动；

S4、所述控制器控制所述机器人主体带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动，进行对墙面拼缝错台的打磨；

S5、所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动时，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器22同一时间检测的数据皆大于第一阈值A时，确定所述打磨头打磨到涨模部位；

S6、确定所述打磨头打磨到涨模部位后，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器22同一时间检测的数据皆大于第一阈值A时控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动，待打磨头对墙面打磨后，所述控制器根据任意一个所述波纹管压力传感器22检测的数值小于等于第一阈值A继续带动所述打磨头移动，从而完成对涨模部位的打磨。

当由所述机械臂机构驱动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面运动时，所述机械臂机构可能发生故障而无法保证打磨头平行于墙面且沿竖直方向移动，出现打磨头向墙内偏移的情况，这时就可能打磨到钢筋，为了对钢筋和刀具21进行保护，墙面打磨方法还包括以下步骤：

S7、获取所述打磨头打磨预定深度的混凝土时所述波纹管压力传感器22检测到的最大值B1，所述预定深度为5mm，在所述控制器中设置第二阈值B，所述第二阈值B大于所述最大值B1，可取第二阈值B为该最大值B1的1.5倍；本步骤在步骤S2之前进行；

S8、所述控制器根据任意一个所述波纹管压力传感器22所检测的数据大于等于所述第二阈值B，确定所述打磨头打磨到钢筋，从而控制所述旋转驱动件停止驱动，同时控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动；本步骤与步骤S4至步骤S6并行。

本申请打磨头应用于打磨机器人上，能使打磨机器人实现对墙面的自动打磨；打磨头通过设置沿圆周均匀间隔分布的多个刀具21来替代磨盘，并用波纹管压力传感器22检测刀具21所受的压力，刀具21接触墙面时受墙面的反作用力而沿直线滑槽131微移，从而挤压波纹管压力传感器22，从而检测到刀具21所受的压力；将所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具21接触到墙面而使所述波纹管压力传感器22产生的第一次变化的压力值设置为第一阈值A，在打磨错台时打磨头垂直于墙面行进过程中能通过所有所述波纹管压力传感器22同一时间检测的数据皆大于等于第一阈值A来确定所有刀具21均与墙面接触，从而确定刀具21到达理想的打磨平面从而自动停止打磨头垂直于墙面行进，然后使打磨头沿竖直方向平行于墙面移动将拼缝错台打磨掉，解决了现有打磨头容易出现的打磨不完全的问题；在打磨头沿竖直方向平行于墙面移动的过程中，所有所述波纹管压力传感器22同一时间检测的数据皆大于第一阈值A时，能确定所述打磨头打磨到涨模部位，从而将打磨机器人调整为打磨涨模的状态；设置第二阈值B，第二阈值B大于打磨一定深度混凝土时波纹管压力传感器22检测到的最大值，在打磨过程中若出现任意一个所述波纹管压力传感器22所检测的数据大于等于所述第二阈值B，说明机器人主体可能出现故障，打磨头可能向墙内偏移从而接触到难以打磨的钢筋，控制器则控制打磨机器人停止工作以保护钢筋和刀具21，避免钢筋和刀具21受到磨损。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种打磨头，其特征在于，包括：

刀架，用于连接打磨机器人，所述刀架具有多个沿圆周均匀间隔分布的连接块，在所述连接块上设有直线滑槽；

刀具组件，包括刀具和用于检测所述刀具的受力的波纹管压力传感器，所述波纹管压力传感器连接所述刀架，所述刀具固定连接于所述波纹管压力传感器且滑动安装于所述直线滑槽，所述直线滑槽的延伸方向与所述波纹管压力传感器所检测的力的方向相同；所述刀具组件设有多个，多个所述刀具组件与多个所述连接块一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种打磨头，其特征在于，所述刀具与所述波纹管压力传感器通过调节螺杆进行连接，所述调节螺杆穿过所述波纹管压力传感器的安装通孔并通过分别位于所述安装通孔的上方和下方的两个锁定螺母锁附在所述波纹管压力传感器，所述刀具固定连接于所述调节螺杆下端。

3.根据权利要求2所述的一种打磨头，其特征在于，所述刀架还具有同轴设置的转轴及转盘，所述转轴的上端连接于打磨机器人，所述转轴的下端固定连接所述转盘，多个所述连接块沿所述转盘的周壁间隔分布。

4.根据权利要求3所述的一种打磨头，其特征在于，所述波纹管压力传感器具有电缆接头，所述电缆接头设置在所述转轴的上端，所述转轴的上端通过导电滑环连接打磨机器人从而所述电缆接头电连接于所述导电滑环。

5.根据权利要求1所述的一种打磨头，其特征在于，所述刀具组件设有4个。

6.一种打磨机器人，其特征在于，包括机器人主体、直线驱动件、旋转驱动件及如权利要求1至5任一项所述的打磨头，所述直线驱动件连接机器人主体，所述旋转驱动件连接所述直线驱动件的作用端，所述打磨头的刀架连接所述旋转驱动件的作用端；

还包括控制器，所述控制器通信连接于所述机器人主体、所述直线驱动件、所述旋转驱动件及所有所述波纹管压力传感器。

7.根据权利要求6所述的一种打磨机器人，其特征在于，所述机器人主体包括行车及机械臂机构，所述机械臂机构设置在所述行车上，所述直线驱动件连接所述机械臂机构的作用端，所述控制系统通信连接于所述行车及所述机械臂机构。

8.一种基于权利要求6的打磨机器人的墙面打磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具接触到墙面而使所述波纹管压力传感器产生的第一次变化的压力值A1，在所述控制器中设置第一阈值A，所述第一阈值A等于所述压力值A1；

S2、所述控制器控制所述机器人主体调整姿态以使所述打磨头正对着墙面的拼缝错台，并使所述打磨头的刀具保持垂直于墙面；

S3、所述控制器控制所述直线驱动件及所述旋转驱动件启动，所述打磨头向墙面靠近；所述波纹管压力传感器实时检测并将检测的数据信息发送给所述控制器，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于等于所述第一阈值A，控制所述直线驱动件停止驱动；

S4、所述控制器控制所述机器人主体带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动。

9.根据权利要求8所述的墙面打磨方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S5、所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动时，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于第一阈值A时，确定所述打磨头打磨到涨模部位；

S6、确定所述打磨头打磨到涨模部位后，所述控制器判断所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据是否皆大于第一阈值A，若是，控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动，否则继续带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动。

10.根据权利要求9所述的墙面打磨方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S7、获取所述打磨头打磨预定深度的混凝土时所述波纹管压力传感器检测到的最大值B1，在所述控制器中设置第二阈值B，所述第二阈值B大于所述最大值B1；

S8、所述控制器根据任意一个所述波纹管压力传感器所检测的数据大于等于所述第二阈值B，确定所述打磨头打磨到钢筋，从而控制所述旋转驱动件停止驱动，同时控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动。