CN219654195U - 墙面施工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种墙面施工系统，属于建筑机械技术领域。该墙面施工系统包括：墙面施工机器人，包括用于墙面施工的工作装置和支撑工作装置的底盘，工作装置或底盘上设置有朝向向下的第一距离传感器和第二距离传感器；以及标识物，设置于墙面施工机器人所处的地面上，标识物的高度大于预设高度阈值，标识物的长度大于第一距离传感器和第二距离传感器之间的距离。本实用新型实施例可以提高墙面施工机器人的环境适应性。

Description

墙面施工系统

技术领域

本实用新型涉及建筑机械技术领域，具体地涉及一种墙面施工系统。

背景技术

传统的建筑施工操作(例如，抹灰操作、墙面打磨操作等)较依赖人工，对建筑工人的技术水平要求较高，而随着人力成本的上升和建筑工人老龄化趋势的加剧，墙面施工机器人将逐步代替人工进行相应的建筑施工操作。

墙面施工机器人在对墙面进行建筑施工操作之前，通常需要先进行调平。现有的墙面施工机器人的调平过程主要依赖激光投线仪，即，将激光投线仪发射的平行于理想墙面的激光线构成的激光线束面作为调平的参考基准，并通过安装在墙面施工机器人上的图像传感器对激光线进行拍照，以进行调平。然而，当环境中的光线较强时，图像传感器往往难以识别出激光投线仪发射的激光线，因此存在环境适应性不高的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种墙面施工系统，以解决现有技术存在的环境适应性不高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种墙面施工系统，包括：

墙面施工机器人，包括用于墙面施工的工作装置和支撑工作装置的底盘，工作装置或底盘上设置有朝向向下的第一距离传感器和第二距离传感器；以及

标识物，设置于墙面施工机器人所处的地面上，标识物的高度大于预设高度阈值，标识物的长度大于第一距离传感器和第二距离传感器之间的距离。

在本实用新型实施例中，底盘上设置有升降装置，工作装置设置于升降装置上。

在本实用新型实施例中，升降装置与底盘通过滑轨连接，以实现升降装置相对于底盘的前后移动。

在本实用新型实施例中，工作装置上设置有多个第三距离传感器，第三距离传感器朝向工作装置的前侧。

在本实用新型实施例中，底盘包括多个滑轮和与滑轮对应的轮毂电机。

在本实用新型实施例中，底盘的底部设置有多个底盘调平电缸。

在本实用新型实施例中，墙面施工机器人还包括倾角传感器。

在本实用新型实施例中，墙面施工机器人为抹灰机器人，工作装置包括喷头和抹灰面板。

在本实用新型实施例中，标识物包括方管、水平尺以及带水平仪的靠尺中的至少一项。

在本实用新型实施例中，第一距离传感器和第二距离传感器为激光测距传感器，第三距离传感器为超声波测距传感器。

上述墙面施工系统，通过在墙面施工机器人的工作装置或底盘上设置有朝向向下的第一距离传感器和第二距离传感器，并在墙面施工机器人所处的地面上设置有标识物，标识物的高度大于预设高度阈值，标识物的长度大于第一距离传感器和第二距离传感器之间的距离，从而能够使得第一距离传感器和第二距离传感器能够同时检测到标识物，当第一距离传感器和第二距离传感器同时触发的时候则表明墙面施工机器人调平成功。该墙面施工系统不需要依赖激光投线仪和图像传感器，且第一距离检测装置和第二距离检测装置均朝向下发射距离检测信号，因此可以避免受到环境中强光的影响，使得墙面施工机器人在较亮环境下仍能完成调平动作，提高了墙面施工机器人的环境适应性，保障了墙面施工机器人的作业质量。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了本实用新型一实施例中墙面施工系统的结构示意图；

图2示意性示出了本实用新型一实施例中墙面施工机器人的结构示意图；

图3示意性示出了本实用新型另一实施例中墙面施工系统的结构示意图；

图4示意性示出了本实用新型一实施例中墙面施工系统作业的上视图；

图5示意性示出了本实用新型一实施例中墙面施工机器人的工作装置精准调平的示意图。

附图标记说明

10 墙面施工机器人 20 标识物

101 工作装置 102 底盘

1031 第一距离传感器 1032 第二距离传感器

104 升降装置 105 电控系统

106 喷头 107 抹灰面板

1021 底盘调平电缸 108 第三距离传感器

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

图1示意性示出了本实用新型一实施例中墙面施工系统的结构示意图。如图1所示，在本实用新型实施例中，提供了一种墙面施工系统，包括墙面施工机器人10和标识物20，墙面施工机器人10包括用于墙面施工的工作装置101和支撑工作装置101的底盘102，工作装置101或底盘102上设置有朝向向下的第一距离传感器1031和第二距离传感器1032，标识物20设置于墙面施工机器人10所处的地面上，标识物20的高度大于预设高度阈值，标识物20的长度大于第一距离传感器1031和第二距离传感器1032之间的距离。

可以理解，墙面施工机器人10为执行墙面施工作业或操作的机械设备，例如，当墙面施工作业为抹灰作业时，墙面施工机器人10可以为抹灰机器人。此外，墙面施工作业还可以包括但不限于墙面打磨、墙砖铺贴等类似作业。工作装置101可以用于执行具体的墙面施工作业，例如可以包括抹灰面板等，底盘102可以用于实现不同方向(如前后左右)的移动和原地转向动作，可以适应各种不同大小的作业空间。第一距离传感器1031和第二距离传感器1032为用来检测距离的设备或装置，其可以向地面/标识物20发送距离检测信号，当距离检测信号发生突变时可以触发，第一距离传感器1031和第二距离传感器1032例如可以是激光测距传感器或超声波测距传感器等距离测量设备。工作装置101或底盘102上设置有朝向向下的第一距离传感器1031和第二距离传感器1032，在图1所示的示例中，第一距离传感器1031和第二距离传感器1032可以设置在工作装置101的下端面上，并朝向下发送距离检测信号。标识物20为起到标识或者参考作用的物体，例如标识方管或者标识圆管等，其具备一定的高度和长度，设置于墙面施工机器人10所处的地面上，标识物20的高度大于预设高度阈值，预设高度阈值为预先设置的有一定高度的阈值，其具体数值可以根据实际应用场景设置，例如3cm或5cm等，标识物20的长度大于第一距离传感器1031和第二距离传感器1032之间的距离，以便第一距离传感器1031和第二距离传感器1032可以同时检测到标识物20。

具体地，墙面施工机器人10可以朝向标识物20运动，当工作装置101或底盘102上的第一距离传感器1031和第二距离传感器1032都同时触发的时候，此时可以说明墙面施工机器人10的工作装置101或者底盘102处于调平状态。更加具体地，在一个示例中，关于第一距离传感器1031和第二距离传感器1032都同时触发的过程可以是：当第一距离传感器1031和第二距离传感器1032都不在标识物20上方的时候，此时第一距离传感器1031和第二距离传感器1032都检测的是工作装置101或底盘102与地面的距离，且检测的距离通常都为定值或者近似为定值，若第一距离传感器1031或第二距离传感器1032其中一个位于标识物20上方时，此时其中一个检测距离发生突变，此时墙面施工机器人10的工作装置101或底盘102可以通过移动或旋转等操作，使得第一距离传感器1031和第二距离传感器1032的检测距离都发生突变，此时说明墙面施工机器人10调平成功。

上述墙面施工系统，通过在墙面施工机器人10的工作装置101或底盘102上设置有朝向向下的第一距离传感器1031和第二距离传感器1032，并在墙面施工机器人10所处的地面上设置有标识物20，标识物20的高度大于预设高度阈值，标识物20的长度大于第一距离传感器1031和第二距离传感器1032之间的距离，从而能够使得第一距离传感器1031和第二距离传感器1032能够同时检测到标识物20，当第一距离传感器1031和第二距离传感器1032同时触发的时候则表明墙面施工机器人10调平成功。该墙面施工系统不需要依赖激光投线仪和图像传感器，且第一距离检测装置和第二距离检测装置均朝向下发射距离检测信号，因此可以避免受到环境中强光的影响，使得墙面施工机器人10在较亮环境下仍能完成调平动作，提高了墙面施工机器人10的环境适应性，保障了墙面施工机器人10的作业质量。

进一步地，参考图2所示，以墙面施工机器人10为抹灰机器人为例进行说明，在一些实施例中，第一距离传感器1031和第二距离传感器1032可以设置在工作装置101或者底盘102的中垂面的两侧，其与中垂面的距离可以相等，也可以不相等。

在一个实施例中，底盘102上设置有升降装置104，工作装置101设置于升降装置104上。

可以理解的是，升降装置104的作用是用来实现高度的升高和降低，工作装置101设置在升降装置104上，从而可以通过升降装置104带动工作装置101进行实现高度的升高和降低，以便墙面施工机器人10更加高效地对不同高度的墙面进行施工作业。

在一个实施例中，升降装置104与底盘102通过滑轨连接，以实现升降装置104相对于底盘102的前后移动。

可以理解的是，升降装置104除了可以带动工作装置101实现高度上的升降之外，还可以带动工作装置101实现前后移动，具体地，可以将升降装置104与底盘102通过滑轨(图中未示出)连接，从而可以实现升降装置104相对于底盘102的前后移动，可以便于墙面施工机器人10更加高效地对不同厚度的墙面进行施工作业，还可以提高工作装置101的位置变化的精准度。

在一个实施例中，参照图4所示，继续以墙面施工机器人10为抹灰机器人为例进行说明，工作装置101上设置有多个第三距离传感器108，第三距离传感器108朝向工作装置101的前侧。

可以理解，第三距离传感器108朝向工作装置101的前侧，可以用来检测墙面施工机器人10与墙面的距离，例如可以设置在工作装置101的前端面上或者左右两侧的端面上或者上端面上，第三距离传感器108例如可以是超声波测距传感器或者激光测距传感器或者电子罗盘等传感器。第三距离传感器108的数量设置为多个，可以通过多个第三距离传感器108得到工作装置101的不同位置与墙面的距离，从而可以根据该多个距离对工作装置101进行初步调平。

在一个实施例中，底盘102包括多个滑轮(图中未示出)和与滑轮对应的轮毂电机(图中未示出)。

可以理解地，滑轮可以帮助底盘102实现前后左右移动和原地转向等动作。

在一个实施例中，参照图3所示，底盘102的底部可以设置有多个底盘调平电缸1021。

可以理解地，底盘102的底部可以设置多个底盘调平电缸1021，底盘调平电缸1021可以通过独立伸缩来对底盘102进行调平，数量可以为多个，例如可以为3个或4个。多个底盘调平电缸1021可以支撑起底盘102并改变底盘102的高度，从而支撑起墙面施工机器人10或者改变墙面施工机器人10的高度。

在一个实施例中，墙面施工机器人10还包括倾角传感器(图中未示出)。

可以理解，墙面施工机器人10还包括倾角传感器，其可以设置在工作装置101或底盘102上，例如可以设置在底盘102的升降装置104上，可以用来检测工作装置101或底盘102与水平面的倾斜角度。更进一步地，倾角传感器可以和底盘调平电缸1021配合作业，通过调节底盘调平电缸1021，来调节工作装置101或底盘102与水平面的倾斜角度，例如调节底盘调平电缸1021使得工作装置101或底盘102与水平面的倾斜角度接近零度，即，使得工作装置101或底盘102与水平面基本保持水平，从而更好地保证调平的精度。

在一个实施例中，墙面施工机器人10为抹灰机器人，工作装置101包括喷头106和抹灰面板107。

可以理解，抹灰机器人为对墙面进行抹灰操作的机器设备。喷头106可以用于进行喷浆作业，抹灰面板107可以用于进行抹灰作业。进一步地，在一些实施例中，喷头106可以在驱动装置的作用下左右往复运动，以进行喷浆作业。在另一些实施例中，抹灰机器人可以先进行喷浆作业，后进行抹灰作业。

在一个实施例中，标识物20包括方管、水平尺以及带水平仪的靠尺中的至少一项，从而方便水平设置参考标识。

进一步地，在一些实施例中，标识物20还可以包括圆管、角钢或者其他形状的物体等。

在一个实施例中，第一距离传感器1031和第二距离传感器1032为激光测距传感器，第三距离传感器108为超声波测距传感器。

进一步地，以墙面施工机器人10为抹灰机器人为例进行说明，抹灰是指在墙体的表面设置一层砂浆，是建筑施工中的重要环节，施工质量好坏直接影响后续的腻子施工。传统抹灰操作高度依赖人工，对建筑工人的技术水平要求较高，而随着人力成本的上升和建筑工人老龄化趋势的加剧，抹灰机器人将代替人工进行抹灰操作。

但由于抹灰施工质量要求很高：墙面的垂直度与平整度在2米范围内普通抹灰偏差均要求小于4mm、高级抹灰偏差均要求小于3mm，对抹灰机器人作业精度提出了更高要求。现有技术在进行抹灰机器人的调平时，通常采用激光投线仪发射的激光线束面作为抹灰面板107调平的参考基准，该方案存在使用环境较为苛刻，在较亮的环境下，传感器往往很难识别出该激光，同时激光光束直径随着离光源的距离变化而不断变大，参考精度可能达不到预期。同时，待喷浆/抹灰墙面往往较不平整，若根据传感器与所测的与待喷浆/抹灰墙面的距离来调整抹灰面板107的角度，容易出现抹灰面板107移动过程各幅抹灰面之间出现高度差以及抹灰面倾斜、凹凸不平的问题。本实用新型一具体实施例提出了一种墙面施工系统，可以克服抹灰面板107在换道移动过程导致各幅抹灰面之间出现高度差以及抹灰面倾斜、凹凸不平的问题，从而保障机器人抹灰质量。

具体地，如图2至图5所示，抹灰机器人主要由包括底盘102、升降装置104、工作装置101、电控系统105组成。底盘102可以设有4个可独立转向的轮毂电机，通过控制轮子朝向、转动方向，底盘102能实现前后左右移动、原地转向，移动灵活，从而适应各种狭小作业空间。此外，底盘102底部设有3个底盘调平电缸1021，三个底盘调平电缸1021能支撑起机器人，根据安装在抹灰机器人上的倾角传感器(图中未示出)调节抹灰机器人姿态至水平状态，此时升降装置104竖直升降，从而保障抹灰墙面的垂直度。升降装置104安装在底盘102上的滑轨上，能沿底盘102前后移动一定的距离d1。升降装置104上安装有工作装置101，在升降装置104的驱动下，工作装置101能上下、前后运动。工作装置101安装有喷头106和抹灰面板107，喷头106在驱动装置的作用下能左右往复运动，从而进行喷浆、抹灰作业。工作装置101上设有旋转铰点O，如图5所示，在另一驱动装置的作用下工作装置101可绕铰点O左右旋转一定的角度，从而调整抹灰面板107的朝向。工作装置101前端面上左右对称设有超声波测距传感器(即第三距离传感器108)，可测量工作装置101前端面左右两端与墙的距离。因为待作业墙面往往不平整，故超声波测距传感器所测距离值仅作为机器人初步定位参考。机器人可根据左右超声波测距传感器所测距离值或电子罗盘等传感器初步控制其运动朝向。工作装置101的下端面左右对称设有激光测距传感器(即第一距离传感器1031和第二距离传感器1032)，用于测量工作装置101与地面/标识物20(即图中的标识方管)的距离。墙面施工机器人基于激光测距传感器对工作装置101进行精准调平，让抹灰面板107与标识物20平行。如图5所示，当工作装置101逐渐靠近墙面时，会有至少一个激光测距传感器发射的激光先射到标识物20边框，其所测距离值会发生突变(如标识物20截面边长为3cm，则此时所测距离值会突变约3cm)，记该激光测距传感器触发。可以通过控制升降装置104前后移动、工作装置101绕铰点O的角度等操作，使左右两个激光测距传感器同时触发，从而实现抹灰面板107与标识物20平行。在一个示例中，激光测距传感器可以优选激光光束直径小的三角量测式激光传感器，确保激光测距传感器的触发精度，提高抹灰面板107与标识物20的平行度。需要说明的是，工作装置101进行精准调平动作时，工作装置101离地面的距离较近，例如设定距离为10cm～20cm，能极大减少强光的影响，故抹灰机器人在较亮的环境下仍能稳定精准的完成抹灰面板107调平功能。

本实用新型实施例提供的墙面施工系统，采用地面布置的参考标识-方管边线作为抹灰面板107调平参考基准，并采用2个左右对称布置的光束直径小的激光测距传感器近距离识别标识物的边线，调平精度高，从而克服抹灰面板107在换道移动过程导致各幅抹灰面之间出现高度差以及抹灰面倾斜、凹凸不平的问题，保障抹灰机器人的抹灰作业质量。该方法相对于现有的基于激光投线仪发射的激光线束面、设备到待作业墙面距离作为抹灰面板107调平参考的方案，存在抹灰面板107调平精度更高的优点。

本实用新型实施例中用于抹灰面板107调平的激光测距传感器布置在工作装置101底面，抹灰面板107精准调平时，工作装置101离地面较近，能极大减少强光的影响，机器人在较亮的环境下仍能稳定精准的完成抹灰面板107调平功能，提高了机器人的环境适应性。该技术方案相对于现有的基于激光投线仪发射的激光线束面作为抹灰面板107调平参考的方案，存在环境适应性更强的优点。

此外，本实用新型实施例提出的墙面施工系统，基于地面参考标识和光束直径小的激光测距传感器的机器人高精度定位、姿态调整的技术方案除了可运用于抹灰机器人外，还可应用于如墙面打磨、墙砖铺贴等类似作业的装置的定位和调姿。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种墙面施工系统，其特征在于，包括：

墙面施工机器人，包括用于墙面施工的工作装置和支撑所述工作装置的底盘，所述工作装置或所述底盘上设置有朝向向下的第一距离传感器和第二距离传感器；以及

标识物，设置于所述墙面施工机器人所处的地面上，所述标识物的高度大于预设高度阈值，所述标识物的长度大于所述第一距离传感器和所述第二距离传感器之间的距离。

2.根据权利要求1所述的墙面施工系统，其特征在于，所述底盘上设置有升降装置，所述工作装置设置于所述升降装置上。

3.根据权利要求2所述的墙面施工系统，其特征在于，所述升降装置与所述底盘通过滑轨连接，以实现所述升降装置相对于所述底盘的前后移动。

4.根据权利要求1所述的墙面施工系统，其特征在于，所述工作装置上设置有多个第三距离传感器，所述第三距离传感器朝向所述工作装置的前侧。

5.根据权利要求1所述的墙面施工系统，其特征在于，所述底盘包括多个滑轮和与所述滑轮对应的轮毂电机。

6.根据权利要求1所述的墙面施工系统，其特征在于，所述底盘的底部设置有多个底盘调平电缸。

7.根据权利要求1或6所述的墙面施工系统，其特征在于，所述墙面施工机器人还包括倾角传感器。

8.根据权利要求1所述的墙面施工系统，其特征在于，墙面施工机器人为抹灰机器人，所述工作装置包括喷头和抹灰面板。

9.根据权利要求1所述的墙面施工系统，其特征在于，所述标识物包括方管、水平尺以及带水平仪的靠尺中的至少一项。

10.根据权利要求4所述的墙面施工系统，其特征在于，所述第一距离传感器和第二距离传感器为激光测距传感器，所述第三距离传感器为超声波测距传感器。