CN208456068U - 一种地面施工机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地面施工机器人，包括基座、设置在基座上方的激光接收器、位于基座底部的若干可伸缩万向轮装置、位于基座上的横向导轨、设置在横向导轨上可沿导轨水平移动的多功能底座；固定在多功能底座上的工作头，所述的基座内设有倾斜程度检测传感器。本实用新型的机器人仅需更换工作头即可对地面进行不同工种的施工，包括但不限于整平、铺贴瓷砖、打磨、抛光等作业。机器人采用采用倾斜程度检测传感器和可伸缩万向轮装置来保证机身的水平粗调，采用激光传感器来实现施工精度的把控，能显著提高施工精度。

Description

一种地面施工机器人

技术领域

本实用新型属于建筑机械领域，尤其涉及一种地面施工机器人。

背景技术

随着机械自动化的不断发展，建筑工程施工作业也在不断的机械化，虽然大部分的分项项目已有相应的机械化设备，但单位面积小，社会总量很大的分项项目依然处于原始的手工作业，例如地面整平，铺贴和打磨。

目前市面上的整平机都是根据现代工业厂房、大型商场、货仓及其他大面积水泥混凝土地面等的需求而研制的，适用于小面积的整平机技术还不成熟。且现有的整平机均是利用两点红外线(激光)的方式保持自身整平设置的水平，具体的实施方式可以是在整平机构两端各安装一个红外线(激光)接收器，以接收器接收到的红外线(激光)束的高低判断整平机构是否处于水平位置，也有在整平机构两端各安装一个红外线(激光)发射器，以发射的红外线(激光)束的高低判断整平机构是否处于水平位置，该方法误差大，且其只能保证整平机构两个红外线(激光)接收器/发射器连线方向(设为X轴方向)的水平，难以保证整平机行进方向(即与X轴方向垂直的Y轴方向)的水平(这种机器行进过快后砂浆表面容易产生波浪型，不平整)，整机移动速度严重影响施工的质量和精度。

CN201610551341.7公开了一种智能地面整平机及其整平方法，该设备采用多个位于机身上的整平区进行整平，且机身具有倾斜程度检测传感器和移动速度检测传感器用于保证施工精度，适用于单位面积小、社会总量很大的建筑施工分项项目。但该设备只适用于地面整平，功能较为单一。

CN 201610970419.9公开了一种墙地面施工辅助系统，采用倾斜程度检测传感器来保证机身的水平，但该设备占用空间大，倾斜程度检测传感器检测精度有限，施工精度并不高，该设备主要对墙面进行施工作业。对地面施工时，需要整机移动，移动过程无规律，若需要由规律移动，则依赖于轨道辅助行进，因此对地面施工的优势并不明显。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种地面施工机器人，用于作为小面积建筑工程地面施工作业，本实用新型所述的地面除地面外，还包括近地面的区域，如墙面贴脚线区域，台阶等。

本实用新型的地面施工机器人，包括：基座、设置在基座上方的激光接收器、位于基座底部的若干可伸缩万向轮装置、位于基座上的横向导轨、设置在横向导轨上可沿导轨水平移动的多功能底座；固定在多功能底座上的工作头，所述的基座内设有倾斜程度检测传感器。

所述的可伸缩万向轮装置包括：滚轮、驱动所述滚轮滚动的电机、改变所述滚轮行进方向的转向装置和调节所述滚轮伸缩长度的伸缩部，所述的机架内设有倾斜程度传感器。本实用新型的机器人由倾斜程度传感器检测基座的倾斜情况，由可伸缩万向轮装置调整基座的高度并消除倾斜；倾斜程度传感器可安装在任一机架组成部分上。倾斜程度传感器可以是水平陀螺仪、倾角传感器等用来测量相对于水平面的倾角变化量的设备。

优选的，所述的转向装置包括：转向电机；与所述转向电机输出轴相连的传动组件；与所述传动组件配合实现传动的从动组件；所述伸缩部与所述从动组件固定相连，所述伸缩部可在从动组件带动下绕伸缩部轴线转动。

优选的，所述的滚轮中心位于所述的伸缩部轴线上。

优选的，所述的伸缩部由固定端和可伸缩端组成；所述固定端与转向装置的从动组件固定相连；所述可伸缩端通过滚轮支架与滚轮固定相连；可伸缩端可相对固定端沿伸缩部轴线方向运动。

优选的，所述的固定端包括丝杠电机、丝杠；所述的可伸缩端包括滑块和推杆；

其中所述的丝杠电机连接丝杠；滑块套设在丝杆上，推杆一端通过滚轮支架与滚轮中心相连，另一端与滑块固定相连。

所述的可伸缩万向轮装置还包括固定架，所述的转向电机安装在固定架上，固定架与基座固定相连。

优选的，所述的地面施工机器人，还包括：设置在基座顶部的砂浆斗、与砂浆斗相连的砂浆软管、设置在砂浆斗底部的砂浆输送装置，所述砂浆软管出浆端固定在多功能底座上。

优选的，所述的砂浆输送装置为螺杆泵。

本实用新型的机器人仅需更换工作头即可对地面进行不同工种的施工，包括但不限于整平、铺贴瓷砖、打磨、抛光等作业。机器人采用采用倾斜程度检测传感器和可伸缩万向轮装置来保证机身的水平粗调，采用激光传感器来实现施工精度的把控，能显著提高施工精度。

附图说明

图1为地面施工机器人的结构示意图；

图2为本实用新型可伸缩万向轮装置的结构示意图；

图3为可伸缩万向轮装置的内部示意图；

图4为本实用新型实施例中的工作头示意图；

图5为本实用新型实施例中的打磨工作头示意图；

图6为本实用新型实施例中的刮平工作头示意图；

图7为本实用新型实施例中的另一刮平工作头示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的地面施工机器人，包括基座2、设置在基座上方的激光接收器3、位于基座底部的若干可伸缩万向轮装置1、位于基座上的横向导轨4、设置在横向导轨上可沿导轨水平移动的多功能底座5；固定在多功能底座上的工作头6，所述的基座内设有倾斜程度检测传感器。

激光发射源发射一与地面(待施工面)平行的激光参考面。由设置在基座上方的激光接收器3进行接收；激光接收器上设有光敏阵列；机器人通过可伸缩调节装置调节高度，使激光参考面始终由一固定的光敏点接收，即可保证施工精度。考虑到施工环境通常有施工材料堆积，因为激光接收器设置在较高的位置，如设置在基座顶部，甚至可以在基座顶部设置一竖直方向的刚性杆，将激光接收器安装在杆上，以免去近地面施工材料的遮挡。

如图2所示，所述的转向装置包括：转向电机12；与所述转向电机输出轴相连的传动组件14；与所述传动组件配合实现传动的从动组件15；所述伸缩部与所述从动组件固定相连，所述伸缩部可在从动组件带动下绕伸缩部轴线转动。所述的可伸缩万向轮装置还包括固定架17，所述的转向电机12安装在固定架17上，固定架17与机架固定相连。

如图3所示，在本实用新型的一个具体实施例中，所述的伸缩部由固定端和可伸缩端组成；所述固定端与转向装置的从动组件固定相连；所述可伸缩端通过滚轮支架与滚轮固定相连。所述的固定端包括丝杠电机131、丝杠132；所述的可伸缩端包括滑块133和推杆134；其中所述的丝杠电动连接丝杠；滑块套设在丝杆上，推杆一端通过滚轮支架与滚轮相连，另一端与滑块固定相连。

当丝杠电机131转动时，丝杠132随之旋转，滑块133内设有螺纹，与丝杠132的螺纹配合连接，随丝杠132的转动，滑块133在丝杠上上下移动(移动方向取决于丝杠的旋转方向)；滑块133通过推杆134与滚轮支架16相连。滑块133、推杆134、滚轮支架16和滚轮11组成的单元相对于丝杠可上下运动，即实现了本实用新型万向轮装置的伸缩功能。

驱动滚轮滚动的电机优选为轮毂电机。轮毂电机位于滚轮轮毂内。轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内。由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现，除了结构更为简单之外，采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率也要高出不少。

本实用新型的可伸缩万向轮装置与现有的万向轮装置的不同之处在于，本实用新型所述的滚轮中心位于所述的伸缩部轴线上。本实用新型所述的万向轮装置，在需要转向时，由转向电机进行驱动，通过传动装置使伸缩部整体发生旋转，旋转动作绕伸缩部轴线进行，由于滚轮中心位于伸缩部轴线上(延长线上)，且伸缩部整体与滚轮通过支架刚性连接，因此当伸缩部旋转时，滚轮也进行旋转。且旋转过程中，整个万向轮装置并不发生移动；这样位于其上的机架主体就是静止的。传统的精密仪器或智能机器人在转向时需要整体移动，转弯半径大，在狭小空间时无法转向，且转向后通常重新定位。本实用新型的机器人需转向时无转弯半径，即使在狭小空间也可进行，本实用新型可快速移动到需要施工的区域，若需设备主体转向，本实用新型可移动至空旷区域后再进行；可以任一万向轮为支点，其它万向轮行进达到转向的效果，转向半径小，转向后定位准确(其中一万向轮位置不动，基座可因此确定位置)。为实现更高精度的施工和高度技能化提供了基础。

本实用新型的地面施工机器人可具体应用于整平、铺贴瓷砖、地面打磨、抛光等工种。不同的工种选用相应的工作头；工作流程如下：

首先本实用新型的地面施工机器人首先由倾斜程度检测传感器检测基座的倾斜状况，当得到倾斜状况后即判断是否需要进行调整，当倾斜大于设定精度要求时即进行调整。调整方式为控制万向轮装置伸缩部的升降，如当基座朝某一万向轮装置倾斜时，即控制该万向轮装置升起，或控制与该万向轮装置对应的万向轮装置下降；经多次调整直到符合精度的要求。上述判断和调整的过程可以由人工完成，也可由控制系统(如单片机)完成；

其次，激光发射源发射一与地面(待施工面)平行的激光参考面。由设置在基座上方的激光接收器3进行接收；激光接收器上设有光敏阵列；光敏阵列由各光敏点组成；本实用新型的激光接收器在竖直方向上设有光敏阵列；激光发射源保持不动，当调整好地面施工机器人的施工高度时，以此时接收激光的光敏点为参考接收点；当激光照射到其它光敏电点，即可得知本实用新型的机器人在高度方向上发生了变化(高度发生变化可以为由施工地面不平整导致)；机器人通过可伸缩调节装置调节高度，使参考接收点处于激光参考面上。由于参考接收点在基座上的高度不变，施工工作头在基座上的高度也不变，则不论地面是否平整，施工工作头将始终处于同一高度，即刻保证施工精度。

其中参考激光面的产生是建筑行业的领域的惯用手段，如可采用旋转激光水平仪，其可以水平360°旋转激光，激光波长：635nm；工作范围可达数百米；精度：±0.075mm/m；电源采用镍氢电池或4节C电池。

当需要进行地面打磨或抛光时，则工作头选择为打磨或抛光工作头；工作头在横向导轨上移动，对一横向区域进行打磨或抛光，当该区域施工完成后，可调伸缩装置进行移动，移动到下一横向区域继续施工，直到施工完成。当遇到墙壁或边角时，则可通过旋转机器人主体进行，本实用新型的机器人在旋转时具有可快递定位的优点。

当对地面进行整平操作时，则需要更换为整平工作头；整平工作类似墙面的抹灰工作，需要提供砂浆用于整平；砂浆注入在待施工区域上即可完成整平作业。

优选的，如图1所示，地面施工机器人，还包括：设置在基座顶部的砂浆斗7、与砂浆斗相连的砂浆软管8、设置在砂浆斗底部的砂浆输送装置，所述砂浆软管8出浆端固定在多功能底座5上。优选的，所述的砂浆输送装置为螺杆泵。即本实用新型的机器人附带了砂浆输送系统，机器人在工作时，由砂浆软管出浆，砂浆软管随多功能底座一起在横向导轨上移动，实现在待施工面上注入砂浆。

本实用新型的一个具体实施例中，所述的地面施工机器人还包括竖向导轨9；竖向导轨9设置在基座中央，横向导轨设置在竖向导轨9上，且可沿横向导轨上下滑动。竖向导轨的设置使得可通过竖向导轨9调节横向导轨的高度。

本实用新型的工作头主体本实施例的墙地面施工工作台包括第二底座61、与第二底座铰接的翻转部；所述翻转部包括第一底座62和与第一底座相连的可动伸缩部63，所述的可动伸缩部端面设有旋转头64，旋转头可绕其几何中心旋转，旋转头的端面可连接不同的工作头工件。选择对应的施工工作头，工作头安装在可动伸缩部63或旋转头64的端部；当所需的施工操作为抛光、打磨等时，可动伸缩部63端部需要安装旋转头64，旋转头64可绕其几何中心旋转，其几何中心优选位于可动伸缩部63端面的中心；工作头安装在旋转头64上；当所需的施工操作不需要工作头旋转时，则可不需要安装旋转头64；或旋转头64不旋转。

作为本实用新型的优选方案，所述可动伸缩部内设有空心腔；空心腔具有两个开口，一个开口位于可动伸缩部端面几何中心；另一开口位于可动伸缩部侧壁。空心腔的设置为了达到两个可能性，其一是当可动伸缩部侧壁的开口连接抽真空装置(负压装置)时，可将施工墙面的粉尘或灰进行收集，该功能适用于打磨和抛光作业；其二是当可动伸缩部侧壁的开口连接送浆装置时，可伸缩部的端面开口即会出浆，达到送浆的目的。

如图5所示，为本实用新型的打磨抛光工作头示意图，抛光工作头包括位于外圈的毛刷65、位于内圈的抛光磨具66，抛光磨具沿空心腔的第一开口圆周分布；空心腔的第二开口位于可动伸缩部侧壁，第二开口连接抽真空装置。图中D1为电机，用于驱动第一基座相对于第二基座的转动。

如图6所示，为本实用新型实施例中刮平(整平)工作头的示意图；工作头组件中不需要旋转头，工作头端面为一斜面，斜面上还设有一刮片68，用于对待施工面进行刮浆整平。当没有本实用新型图1所示的砂浆斗7、砂浆软管8、和砂浆输送装置时，斜面上可以开有出浆口67；空心腔的第一开口与出浆口连通；空心腔的第二开口位于可动伸缩部侧壁，第二开口连接送浆管。

如图7所示，为本实用新型实施例中刮平(整平)工作头另一示意图；图中的工作头主要包括支撑板70，翻转电机71和刮板72；支撑板70连接在多功能底座5上，刮板72与支撑板70相连，翻转电机71驱动刮板72的两侧摆动；摆动角度方向上设有限定机构；以从左至右整平为例，则刮板72左侧朝下、右侧朝上摆动至限位机构限制的位置，即可进行刮奖，当从右至左整平时，则刮板72右侧朝下、左侧朝上。

以上实施例仅作为对本实用新型的说明和解释，并不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种地面施工机器人，其特征在于包括：

基座；所述的基座内设有倾斜程度检测传感器；

设置在基座上方的激光接收器；

位于基座底部的若干可伸缩万向轮装置；

位于基座上的横向导轨；

设置在横向导轨上可沿导轨水平移动的多功能底座；

固定在多功能底座上的工作头。

2.根据权利要求1所述的地面施工机器人，其特征在于:

所述的可伸缩万向轮装置包括：

滚轮；

驱动所述滚轮滚动的电机；

改变所述滚轮行进方向的转向装置；和

调节所述滚轮伸缩长度的伸缩部。

3.根据权利要求2所述的地面施工机器人，其特征在于：

所述的转向装置包括：

转向电机；

与所述转向电机输出轴相连的传动组件；

与所述传动组件配合实现传动的从动组件；所述伸缩部与所述从动组件固定相连，所述伸缩部可在从动组件带动下绕伸缩部轴线转动。

4.根据权利要求2所述的地面施工机器人，其特征在于：

所述的滚轮中心位于所述的伸缩部轴线上。

5.根据权利要求2或3所述的地面施工机器人，其特征在于：

所述的伸缩部由固定端和可伸缩端组成；

所述固定端与转向装置的从动组件固定相连；

所述可伸缩端通过滚轮支架与滚轮固定相连；

可伸缩端可相对固定端沿伸缩部轴线方向运动。

6.根据权利要求5所述的地面施工机器人，其特征在于：

所述的固定端包括丝杠电机、丝杠；所述的可伸缩端包括滑块和推杆；

其中所述的丝杠电机连接丝杠；滑块套设在丝杆上，推杆一端通过滚轮支架与滚轮中心相连，另一端与滑块固定相连。

7.根据权利要求3所述的地面施工机器人，其特征在于：所述的可伸缩万向轮装置还包括固定架，所述的转向电机安装在固定架上，固定架与基座固定相连。

8.根据权利要求1-3任一项所述的地面施工机器人，其特征在于:

还包括：

设置在基座顶部的砂浆斗；

与砂浆斗相连的砂浆软管；所述砂浆软管出浆端固定在多功能底座上，

设置在砂浆斗底部的砂浆输送装置。

9.根据权利要求8所述的地面施工机器人，其特征在于：

所述的砂浆输送装置为螺杆泵。