CN216328348U - 一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，属于建筑施工辅助设备领域。其技术方案为：包括车体，设置在车体上的调节平台、设置在调节平台上的调节架，还包括设置在调节架上的切割机构，调节平台包括设置在车体顶面的直线平板电机，直线平板电机上设置有旋转平台，旋转平台上设置有调节架。本实用新型的有益效果为：通过多方位调整，能够实现快捷高效的墙体开槽，节省了大量的人力物力，大大提升了施工效率。

Description

一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人

技术领域

本实用新型涉及一种建筑施工辅助设备领域，尤其涉及一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人。

背景技术

目前，建筑施工常用的方法为施工工人手持开槽机械进行开槽，施工效率交底；开槽不顺直，观感较差；开槽宽度不符合实际使用需求；并且开槽灰尘较大，对开槽人员身体健康造成极大的危害；

现有的技术不能满足实际施工现场，现有技术开槽位置需人工进行画线定位，耗时耗力，且施工人员不同，定位误差也不尽相同，开槽阶段烟尘较大，施工人员工作环境较差，且开槽观感较差，不能满足施工需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通过多方位调整，能够实现快捷高效的墙体开槽，节省了大量的人力物力，大大提升了施工效率的一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人。

本实用新型是通过如下措施实现的：

一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，包括车体，设置在所述车体上的调节平台、设置在所述调节平台上的调节架，还包括设置在所述调节架上的切割机构；

所述调节平台包括设置在所述车体顶面的直线平板电机，所述直线平板电机上设置有旋转平台，所述旋转平台上设置有所述调节架；

优选的，所述车体内设置有车辆动力模块及系统处理模块，从而对车体进行精确定位行走和控制。

本实用新型的具体特点还有：

所述调节平台包括设置在所述车体顶面的若干调平电缸，若干所述调平电缸端部铰接设置有所述直线平板电机；

优选的，所述车体内部设置有控制所述调平电缸的系统处理模块，所述旋转平台上设置有倾角度传感器；

通过设置所述倾角传感器，所述倾斜角度稳定信号传输到系统处理模块，经信号放大器和功率放大器放大后传输给所述调平电缸，通过调平电缸调整，直至所述直线平板电机水平，此时倾角传感器无信号传出，调平结束，所述直线平板电机为运动方向在X轴方向运动，选用板槽型平板直线电机，最大运动距离为为0.4米。

所述直线平板电机上通过转轴设置有所述旋转平台。

所述旋转平台一侧、所述直线平板电机上设置有调节电机，所述旋转平台外围设置有外齿圈，所述调节电机的电机轴端部设置有与所述外齿圈配合使用的驱动齿轮。

所述调节架包括设置在所述旋转平台上的安装座，所述安装座上铰接设置有第一直线电机，所述第一直线电机的移动座上设置有旋转电机，所述旋转电机的电机轴端部设置有第二直线电机；

所述第二直线电机的移动座上设置有所述切割机构；

所述第一直线电机其特征为运动方向在Z轴方向运动，选用板槽型直线电机，最大运动距离为1.5米；

所述第二直线电机其运动方向在Y或Z轴方向运动，其运动方向受所述旋转电机的控制，当设备需要开线盒横槽时所述旋转电机将所述第二直线电机旋转为Y轴方向（也可调整为任意角度开槽），所述切割机构在Y轴方向开槽，根据线盒横槽宽度（10cm左右），同时所述第一直线电机进行上下震动开槽，所述第二直线电机选用板槽型直线电机，最大运动距离为为1.0米；

优选的，所述第一直线电机的移动座顶面设置有单向稳定器。

所述安装座一侧、所述旋转平台上设置有一对安装板，一对所述安装板与所述第一直线电机之间均设置有液压推杆，所述液压推杆一端铰接设置在所述安装板上，所述液压推杆另一端铰接设置在所述第一直线电机上；

所述液压推杆能够在行走爬楼时将所述第一直线电机等开槽设备整体放倒，降低车辆重心，确保车辆行走的稳定性。

所述切割机构包括设置在所述第二直线电机移动座上的开槽装置。

所述开槽装置包括切割机，所述切割机的开槽切割片为多叶片组成，开槽宽度为5cm，开槽切割片各叶片间距为5mm，确保建筑垃圾打成粉末；

优选的，所述切割机与所述的直线平板电机的水平投影不重合；

优选的，所述切割机上设置有红外对管发射装置及舵机，施工的墙体上设置有红外对管接收装置，所述舵机可以带动红外对管发射装置在水平方向上旋转扫描，红外对管发射装置可以在扫描过程中寻找红外对管接收装置；

优选的，所述直线平板电机靠近前端位置设置有粗略循迹处理装置、三维扫描仪和彩色高频摄像机；

优选的，所述车体两侧设置有履带，所述履带上方、所述车架四周侧面均设置有若干激光测距雷达，所述车辆动力模块能够为所述履带提供动力；

所述激光测距雷达分布在车体四周，每一个平面设置两个激光测距雷达，其作用一为通过激光测距雷达测得车体所在位置坐标信息，车辆动力模块及系统处理模块对机器人车体进行精确定位，然后按照设定逻辑顺序在该房间内进行漫游，二为在同一平面的测距雷达，利用平行面垂线相等的原理，通过传输信号的方式，在系统处理模块和动力模块协调下将小车长边平行与墙壁，且小车停靠距离墙壁20cm处；

所述履带为橡胶宽幅、行走震动较小的履带，便于上下楼梯；

本实用新型工作原理为：首先将已建立完成的建筑模型（BIM）通过物联网或者单机的形式导入所述开槽装置的系统中，将基于IFC的BIM模型转换为满足CityGML标准的3DGIS模型数据，其数据包含开槽点位信息、房间信息等数据；开槽装置按照设定逻辑顺序在室内进行漫游，如：顺序为客厅-卧室1-卧室2-厨房-卫生间-公共区域，通过三维扫描，将扫描的数据通过自有算法与3DGIS模型数据进行实时对比，实现对建筑的的各个功能房间识别、实时监控。房间识别完成后，调取该房间的建筑信息，以房间西南角为坐标原点，通过激光测距雷达测得车体所在位置坐标信息，车辆动力模块及系统处理模块对机器人车体进行精确定位，然后按照设定逻辑顺序在该房间内进行漫游，如：顺序为插座1-插座2……,实现开槽点位精确定位（定位误差可控制在5cm）；

在建筑1米线的位置放置所述红外对管接收装置，机器人通过红外对管发射装置及舵机扫描，红外对管发射装置在扫描过程中寻找红外对管接收装置，发射装置和接收装置运动到同一条直线时配对成功，然后发送信号给系统处理模块，经过系统修正设定所述切割机中心为坐标原点，例标高30cm的插座，其系统坐标信息为-70cm，标高130cm的插座，其系统坐标信息为+30cm；车辆在行走的过程中，因房间楼板厚度不同，会对建筑一米的位置造成偏差，通过所述单向稳定器输出稳定信号，经信号放大器和功率放大器放大后传输给所述调平电缸，立即产生一个与干扰力相反方向的大小相同的稳定力矩，维持开槽原点不发生变化；经循迹精确定位后，所述旋转电机将旋转平台上的开槽机构旋转至与墙面垂直，直线电机按照实际所需完成X Y Z方向的动作；

在所述开槽装置已经确定好开槽位置后，在旋转电机的带动下，旋转所述旋转平台，使开所述切割机的开槽割片垂直于墙面，所述三维扫描仪采用现有的扫描仪技术，通过三维扫描，将扫描的数据通过粗略循迹处理装置的自有算法（Slam平台）与3DGIS模型数据进行实时对比，实现对建筑的的各个功能房间识别、实时监控，所述彩色高频摄像机采用现有的摄像技术，采用摄像技术与BIM模型进行比对，对房间信息进行修正，同时便于工程技术人员更直观看到机器人工作状态及所处空间位置，所述红外对管接收装置安装在建筑一米线位置，可拆卸重复使用，所述建筑一米线、墙体，建筑空间已知数据及实体，建筑一米线通过测绘测出，所述车体内设置有车辆动力模块、系统处理模块和电池模块，从而对车体进行精确定位行走和控制，所述单向稳定器为输出稳定信号，经信号放大器和功率放大器放大后传输给调平电缸，立即产生一个与干扰力相反方向的大小相同的稳定力矩，维持开槽原点不发生变化。

本实用新型的有益效果为：通过多方位调整，能够实现快捷高效的墙体开槽，节省了大量的人力物力，大大提升了施工效率。

附图说明

图1 为本实用新型实施例的结构示意图。

其中，附图标记为：1、履带；2、调平电机；3、直线平板电机；4、吸尘器；5、吸尘管道；6、第一直线电机；7、第二型直线电机；8、开槽装置；9、红外对管发射装置及舵机；10、旋转电机；12、液压推杆；13、安装板；14、倾角传感器；15、旋转平台；16、调节电机；17、三维扫描仪；18、粗略循迹处理装置；19、彩色高频摄像机；20、激光测距雷达；21、红外对管接收装置；22、建筑一米线；23、墙体；24、车体；25、单向稳定器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1，一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人8，包括车体24，设置在车体24上的调节平台、设置在调节平台上的调节架，还包括设置在调节架上的切割机构；

调节平台包括设置在车体24顶面的直线平板电机3，直线平板电机3上设置有旋转平台15，旋转平台15上设置有调节架；

优选的，车体24内设置有车辆动力模块及系统处理模块，从而对车体24进行精确定位行走和控制。

调节平台包括设置在车体24顶面的若干调平电缸，若干调平电缸端部铰接设置有直线平板电机3；

优选的，车体24内部设置有控制调平电缸的系统处理模块，旋转平台15上设置有倾角度传感器；

通过设置倾角传感器14，倾斜角度稳定信号传输到系统处理模块，经信号放大器和功率放大器放大后传输给调平电缸，通过调平电缸调整，直至直线平板电机3水平，此时倾角传感器14无信号传出，调平结束，直线平板电机3为运动方向在X轴方向运动，选用板槽型平板直线电机，最大运动距离为为0.4米。

直线平板电机3上通过转轴设置有旋转平台15。

旋转平台15一侧、直线平板电机3上设置有调节电机16，旋转平台15外围设置有外齿圈，调节电机16的电机轴端部设置有与外齿圈配合使用的驱动齿轮。

调节架包括设置在旋转平台15上的安装座，安装座上铰接设置有第一直线电机6，第一直线电机6的移动座上设置有旋转电机10，旋转电机10的电机轴端部设置有第二直线电机；

第二直线电机的移动座上设置有切割机构；

第一直线电机6其特征为运动方向在Z轴方向运动，选用板槽型直线电机，最大运动距离为1.5米；

第二直线电机其运动方向在Y或Z轴方向运动，其运动方向受旋转电机10的控制，当设备需要开线盒横槽时旋转电机10将第二直线电机旋转为Y轴方向（也可调整为任意角度开槽），切割机构在Y轴方向开槽，根据线盒横槽宽度（10cm左右），同时第一直线电机6进行上下震动开槽，第二直线电机选用板槽型直线电机，最大运动距离为为1.0米；

优选的，第一直线电机6的移动座顶面设置有单向稳定器25。

安装座一侧、旋转平台15上设置有一对安装板13，一对安装板13与第一直线电机6之间均设置有液压推杆12，液压推杆12一端铰接设置在安装板13上，液压推杆12另一端铰接设置在第一直线电机6上；

液压推杆12能够在行走爬楼时将第一直线电机6等开槽设备整体放倒，降低车辆重心，确保车辆行走的稳定性。

切割机构包括设置在第二直线电机移动座上的开槽装置8。

开槽装置8包括切割机，切割机的开槽切割片为多叶片组成，开槽宽度为5cm，开槽切割片各叶片间距为5mm，确保建筑垃圾打成粉末；

优选的，切割机与的直线平板电机3的水平投影不重合

优选的，切割机上设置有红外对管发射装置及舵机9，施工的墙体23上设置有红外对管接收装置21，舵机可以带动红外对管发射装置在水平方向上旋转扫描，红外对管发射装置可以在扫描过程中寻找红外对管接收装置21；

优选的，直线平板电机3靠近前端位置设置有粗略循迹处理装置18、三维扫描仪17和彩色高频摄像机19；

优选的，车体24两侧设置有履带1，履带1上方、车架四周侧面均设置有若干激光测距雷达20，车辆动力模块能够为履带1提供动力；

激光测距雷达20分布在车体24四周，每一个平面设置两个激光测距雷达20，其作用一为通过激光测距雷达20测得车体24所在位置坐标信息，车辆动力模块及系统处理模块对机器人车体24进行精确定位，然后按照设定逻辑顺序在该房间内进行漫游，二为在同一平面的测距雷达，利用平行面垂线相等的原理，通过传输信号的方式，在系统处理模块和动力模块协调下将小车长边平行与墙壁，且小车停靠距离墙壁20cm处；

履带1为橡胶宽幅、行走震动较小的履带1，便于上下楼梯；

本实用新型工作原理为：首先将已建立完成的建筑模型（BIM）通过物联网或者单机的形式导入开槽装置8的系统中，将基于IFC的BIM模型转换为满足CityGML标准的3DGIS模型数据，其数据包含开槽点位信息、房间信息等数据；开槽装置8按照设定逻辑顺序在室内进行漫游，如：顺序为客厅-卧室1-卧室2-厨房-卫生间-公共区域，通过三维扫描，将扫描的数据通过自有算法与3DGIS模型数据进行实时对比，实现对建筑的的各个功能房间识别、实时监控。房间识别完成后，调取该房间的建筑信息，以房间西南角为坐标原点，通过激光测距雷达20测得车体24所在位置坐标信息，车辆动力模块及系统处理模块对机器人车体24进行精确定位，然后按照设定逻辑顺序在该房间内进行漫游，如：顺序为插座1-插座2……,实现开槽点位精确定位（定位误差可控制在5cm）；

在建筑1米线的位置放置红外对管接收装置21，机器人通过红外对管发射装置及舵机扫描，红外对管发射装置在扫描过程中寻找红外对管接收装置21，发射装置和接收装置运动到同一条直线时配对成功，然后发送信号给系统处理模块，经过系统修正设定切割机中心为坐标原点，例标高30cm的插座，其系统坐标信息为-70cm，标高130cm的插座，其系统坐标信息为+30cm；车辆在行走的过程中，因房间楼板厚度不同，会对建筑一米的位置造成偏差，通过单向稳定器25输出稳定信号，经信号放大器和功率放大器放大后传输给调平电缸，立即产生一个与干扰力相反方向的大小相同的稳定力矩，维持开槽原点不发生变化；经循迹精确定位后，旋转电机10将旋转平台15上的开槽机构旋转至与墙面垂直，直线电机按照实际所需完成X Y Z方向的动作；

在开槽装置8已经确定好开槽位置后，在旋转电机10的带动下，旋转旋转平台15，使开切割机的开槽割片垂直于墙面，三维扫描仪17采用现有的扫描仪技术，通过三维扫描，将扫描的数据通过粗略循迹处理装置18的自有算法（Slam平台）与3DGIS模型数据进行实时对比，实现对建筑的的各个功能房间识别、实时监控，彩色高频摄像机19采用现有的摄像技术，采用摄像技术与BIM模型进行比对，对房间信息进行修正，同时便于工程技术人员更直观看到机器人工作状态及所处空间位置，红外对管接收装置21安装在建筑一米线22位置，可拆卸重复使用，建筑一米线22、墙体23，建筑空间已知数据及实体，建筑一米线22通过测绘测出，车体24内设置有车辆动力模块、系统处理模块和电池模块，从而对车体24进行精确定位行走和控制，单向稳定器25为输出稳定信号，经信号放大器和功率放大器放大后传输给调平电缸，立即产生一个与干扰力相反方向的大小相同的稳定力矩，维持开槽原点不发生变化。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，包括车体，设置在所述车体上的调节平台、设置在所述调节平台上的调节架，还包括设置在所述调节架上的切割机构；

所述调节平台包括设置在所述车体顶面的直线平板电机，所述直线平板电机上设置有旋转平台，所述旋转平台上设置有所述调节架。

2.根据权利要求1所述的一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，所述调节平台包括设置在所述车体顶面的若干调平电缸，若干所述调平电缸端部铰接设置有所述直线平板电机；

所述直线平板电机上通过转轴设置有所述旋转平台。

3.根据权利要求2所述的一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，所述旋转平台一侧、所述直线平板电机上设置有调节电机，所述旋转平台外围设置有外齿圈，所述调节电机的电机轴端部设置有与所述外齿圈配合使用的驱动齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，所述调节架包括设置在所述旋转平台上的安装座，所述安装座上铰接设置有第一直线电机，所述第一直线电机的移动座上设置有旋转电机，所述旋转电机的电机轴端部设置有第二直线电机；

所述第二直线电机的移动座上设置有所述切割机构。

5.根据权利要求4所述的一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，所述安装座一侧、所述旋转平台上设置有一对安装板，一对所述安装板与所述第一直线电机之间均设置有液压推杆，所述液压推杆一端铰接设置在所述安装板上，所述液压推杆另一端铰接设置在所述第一直线电机上。

6.根据权利要求4所述的一种自动循迹定位建筑施工开槽机器人，其特征在于，所述切割机构包括设置在所述第二直线电机移动座上的开槽装置。

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