CN213174670U

CN213174670U - 多功能墙面处理智能机器人

Info

Publication number: CN213174670U
Application number: CN202021845042.2U
Authority: CN
Inventors: 姚辉璐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-29
Filing date: 2020-08-29
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2030-08-29

Abstract

本申请涉及一种包括了墙体三维扫描、抹灰、刮腻子以及打磨的综合多功能墙面处理智能机器人。属于建筑机器技术领域。机器包括了全向移动自导航小车、三维扫描系统，以及作业执行机构。三维扫描系统、作业执行机构均安装在全向移动小车上，扫描扫描系统可以获取整个墙面的凹凸数据信息，并根据该数据自行确定作业的位置，作业执行机构可根据作业的要求不同，更换抹灰刮刀、腻子刮刀、电动打磨头、以及喷涂装置等。对于批灰和刮腻子作业，机器人可以通过料输送装置，把浆料按照要求的厚度涂敷于墙面，以及抹平浆料。该智能机器人，不需要人工调整位置和上料，能够高度自动化以及高精度的完成墙面施工的一系列工作。大大提升施工效率，降低成本。

Description

多功能墙面处理智能机器人

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种墙面处理，包括抹灰、刮腻子、打磨和喷涂的功能智能机器人。

背景技术

目前建筑物的大多数原始墙面由混泥土浇注、砌砖等构成，其平面度、垂直度都会有一定的偏差，表面往往凹凸不平，需要后期进行抹灰、刮腻子、喷漆等工作。现在这些工作绝大部分由人工完成。存在着施工人员技术水平不一致，从而质量相差较大且效率低、人员成本高、以及需要不同的技术工人切换、工期长等问题。特别在抹灰和刮腻子施工中，找基准点是非常重要的一个环节，现在一般是利用激光水平仪，通过人工找基准线，然后定基准点，打点、冲筋，这一系列工序繁琐、精确度不够，且厚度有可能做不到最优而用料多。目前半自动施工机器例如抹灰机、刮腻子机、喷漆机器人等基本都是功能单一，绝大部分无法做到自行确定施工位置、作业厚度以及抹灰、刮腻子、打磨、喷漆等功能切换，导致施工成本过高、从而限制了推广使用。

发明内容

本发明的目的：针对上述存在的问题，提供一种能够在室内自行移动、对整幅墙面进行三维扫描后，自行计算施工平面以及施工位置的机器人，同时机器人的执行机构可以轻松的替换，从而实现抹灰、刮腻子、打磨以及喷漆等功能，实现一机多用。

多功能墙面处理智能机器人，包括设置在全向移动小车上的高度可调整滑动架、可左右、前后移动的直线运动平台，可三轴方向运动的三轴转动平台；固定在三轴转动平台上的摄像机、激光器、倾斜角度传感器、执行机构如抹灰刮刀、腻子刮刀、打磨头、喷头；还包括速度可调的泵料系统。

当墙面处理机器人工作时，先利用自动安平激光水平仪建立一个与参考墙面相对水平的垂直基准激光面，利用相机采集水平仪在墙上的投影线，计算机器人自身的相对位置，自行导航到设定的工作起点；通过调整车和前后移动直线运动机构，使得设置在执行机构上的光感应器件感受到基准激光面的激光线；根据激光线的位置，调整车和激光基准面的平行度，这样可以确保车的基准点一直在同一平面上。升高执行机构升高到一定的高度、同时计算激光线在光感应器件上的位置，计算差值，可以得到车的倾斜角度，以此来补偿或调整执行机构的垂直位置。车每次移动都执行上述同样的步骤，从而确保车参考面的精度，使得三维扫描和施工的精度得以保障。起始位置点确认以后，对墙面进行三维扫描，对一个区域墙面扫描完成后，车自行移动到下一个区域进行扫描，直到整幅墙扫描完成；完成后，根据三维的云点数据，计算墙面的最凸点，根据作业要求，计算工作面，自动进行施工作业。

在施工作业中，以抹灰为例，刮刀靠墙后，开启自动泵料系统，直到摄像头观察到料满时，则启动上升机构，推动刮刀往上走，如果途中摄像头检测到数据发现料不够，没有到达特定区域，则停止上升，等待料到该区域后再继续上升，从而避免供料不足导致的抹灰厚度不够，这样操作直到该区域刮刀到顶部。到顶部后，执行机构下降，同时摄像头采集线状激光在刚才新刮区域的图像，判断作业平面是否达到要求，如果不达到要求，对不达到要求的部分重新进行作业。

一个局部区域作业完成后，车自行到下一个位置，自行进行位置和姿态的调整，同时利用摄像头采集图像，计算上一个作业区域的边缘位置，准确的把刮刀移动到边缘，准备进行下一道作业。因之前对已整幅墙面进行了三维扫描，有墙面的数据，因此可以避开门、窗等不需要作业的区域。

综上所述，由于采取了上述的技术方案，本发明的有益效果是，可以实现墙面处理机器人的自主高精度定位和移动和自动作业以及作业效果判断和二次作业，基本不需要人工参与，基本实现了全自动作业。

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，本申请的示意图实施例及其说明用于解析本申请，并不构成本申请的不当限定。在附图中：

图1是一个实施例所述多功能墙面处理智能机器人结构示简图。

图2 是图1的结构标识示意图

图3是图1中的执行机构以及连接部分放大图。

其中附图标记与部件名称之间的对应关系为：1全向移动平台、11平台底部的支撑架、12全向轮、13驱动电机、14轮子支撑架；2三维移动机架、21内框、22外框、23左右方向移动平台、24前后移动平台、25驱动电机、26链条、27链轮、223限位块、211内框直线导轨、221外框直线导轨、241前后移动平台驱动电机、231左右方向移动平台驱动电机；3三轴角度调整装置、31电机、32电机、33电机；4刮刀或其它执行机构；5x-y倾斜度传感器；6摄像头；7料输送管道；9光感受传感器。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相符组合。

在下面的描述中阐述了具体的细节以便于充分理解本发明，但是还可以采用其他不同于此描述的方式来实施，因此本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图2描述本发明一些实施例的多功能智能墙面处理机器人。

如图2所示，根据本发明的一个实施例提出了一种智能移动刮腻子机器人，包括：全向移动平台1；全向移动平台1上设有控制机构；三维移动机架；2固定在全向移动平台1之上；三轴角度调整装置3固定在三维移动机架2上；执行机构4固定在多轴角度调整装置上，执行机构可以是抹灰时用的刮刀或刮腻子时用的刮刀、打磨时的磨头以及喷漆时用的喷头。

在该实施例中，全向移动平台1包括了底部的支撑架（11）和底部的4个全向轮（12）以及驱动电机（13），以及轮子支撑架（14）用于使整个机器人可以任意角度移动，方便调整与墙的位置和角度。以及移动到下一个工作位置，完成对大面积的作业。

在该实施例中，如图二所示：三维移动机架1包括了内框21、外框22、链轮27、链条26、驱动电机25、用于使左右方向移动平台23在上下方向运动，驱动电机使链轮转动，提升外框的左右方向移动平台23，当平台23顶到限位块223时，在限位块作用下，外框22被提升，从而增加整个提升距离；左右移动装置23包括电机231、丝杠232等用于驱动前后移动装置24左右移动；在该实施例中的前后移动装置24包括电机241、丝杠242用于驱动三轴角度调整装置3向墙前后移动。

在该实施例中，多轴角度调整装置3包括了3个电机31，32，33以及转动部件，用于调整刮刀的角度以便保持和水平面水平，以及和墙面产生合适的工作角度。

在该实施例中，所述的执行机构4包括刮刀4，固定在多轴角度调整装置3上。

在该实施例中，所述的感知机构包含了光感应传感器9，摄像头6和线状激光器，这些固定在三轴角度调整装置3上。线状激光器和摄像头配合用于检测所述自行移动机架离墙距离，及获取墙体的三维扫描数据，还用及检测墙面的平整度、刮墙后的刮涂质量效果；光感应器感受水平激光仪的基准垂直面激光线，用于确定机器人自身的精确位置；x-y倾斜度传感器，感受执行机构的倾斜角度数据，提供给处理系统，驱动三轴角度调整装置，对执行机构进行水平度调节。

在该实施例中，送料机构包括伺服或步进电机控制的可调速的泵料装置和管道7，用于把搅拌均匀的料送到刮刀与墙之间。

在该实施例中，控制系统包括单片机系统和pc及系统，其配置有处理器可执行的操作指令，以执行如下操作：

接收摄像头获取的数据，分析数据，获得墙面点的三维数据信息；

从光接受传感器和倾斜度传感器获得数据，并以此来调整全向小车和激光垂直基准面的平行度，和倾斜度；

控制送料机构，调节送料，供料到刮刀；

采集图像数据，分析墙面状况以及刮腻子或抹灰的质量状况；

根据图像数据，调整刮刀速度，送料速度、以及刮刀运行轨迹;

在开机时，检查检测机构，运动系统、执行机构的正确性。

下面以描述一个具体的实施来描述本申请提供的智能移动机人，并与现有的技术对比：目前，现有的刮腻子和抹灰一般用人工作业，也有一些实现半自动的设备，但是半自动设备结构简单，功能单一，不能实现闭环控制。例如当前市售的抹灰机器，需要人工调整刮刀和墙的位置，需要人移动框架并进行距离和角度定位，包括上下位置，且需要人工加料，这使得效率大大降低。

为此，本发明提供一种可以全自动的多功能智能墙面处理机器人，在本实例中抹灰机器人，可以通过感知机构中的摄像头和线状激光器，对整幅墙面进行三维扫描获得墙上点的三维位置信息，并以此来计算最凸点和凹点，根据工艺要求确定作业位置，把数据传给控制机构，控制机构发送指令给全向移动平台，让机器人到指定的位置以及恰当的角度；整个过程中不断的进行反馈，从而最终的位置精度得以保证。

到达合适的位置后，根据工艺需要，控制机构给三轴角度调整机构发送指令，调节执行机构刮刀位置和角度，从而确保腻子厚度在给定的范围。

当上述条件就绪后，控制机构把料送至刮刀和墙之间并驱动三维移动部件开始进行抹灰作业，覆盖在整个机架平面。

在作业的过程中，系统会根据前面获取的三维数据来调整工作作业情况，例如窗口，门、突起、凹坑等，并根据设定的算法进行相应的处理。

作业过程，机器视觉还对作业的质量进行追踪判断，如果达不到规定的要求，进行相应的二次作业处理。

当面向机架的作业平面施工完成，控制系统驱动全向移动平台到下一个位置，重复上述步骤，以完成整个房间的施工作业。

本发明描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是指示所指的装置必须具备特定的方向，以特定的方向操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包换在本发明的保护之内。

Claims

1.多功能墙面处理智能机器人，其特征是包括全向移动自导航小车、三维扫描系统，以及作业执行机构，三维扫描系统、作业执行机构均安装在全向移动小车上，扫描扫描系统可以获取整个墙面的凹凸数据信息，并根据该数据自行确定作业的位置，作业执行机构可根据作业的要求不同，更换抹灰刮刀、腻子刮刀、电动打磨头、以及喷涂装置等；机器人可以通过料输送装置，把浆料按照要求的厚度涂敷于墙面，以及抹平浆料，安装电动磨头后可精确控制磨头的位置，可以打磨腻子；安装喷头后可以进行涂料喷涂。

2.根据权利要求1所述的多功能墙面处理智能机器人，其特征是可全向移动的自导航小车可以根据与墙面相对平行的垂直激光线，进行导航到特定工作位置，并可以精确控制离工作面墙面之间的距离、以及与垂直激光线的平行度。

3.根据权利要求2所述的多功能墙面处理智能机器人，其特征是在全向移动小车上，有左右移动、上下移动和前后移动的直线移动部件，角度传感器以及固定在前后移动前端的三轴角度调整机构。

4.根据权利要求2所述的多功能墙面处理智能机器人，其特征是有位于执行机构上的倾斜度传感器感。

5.根据权利要求2所述的多功能墙面处理智能机器人，其特征是系统具有二维相机、线状激光器。

6.根据权利要求1所述的多功能墙面处理智能机器人，其特征是具有利用摄像头和线状激光判断出料状态以及可以调节送料速度的料输送控制系统。

7.根据权利要求1所述的多功能墙面处理智能机器人，其特征是具有利用摄像头和线状激光检测施工质量的检测系统。