FI20195384A1 - Menetelmä, työmaarobotti ja tietokoneohjelmatuote työtoimenpiteen tekemiseksi - Google Patents

Abstract

Menetelmässä työtoimenpiteen tekemiseksi tietokoneohjatulla työmaarobotilla rakennuksen huoneessa olevalle työkohteelle järjestetään työkohde ja työmaarobotti työskentelyetäisyyden päähän toisistaan. Työmaarobotti käsittää siirtovälineet, kuten renkaat (12), alustaa pitkin liikkumista varten, robottikäsivarren (18), jossa on työkalupidike vaihdettavaa työkalua varten ja ohjelmoitavan ohjausyksikön (20). Menetelmässä siirretään työmaarobotti huoneeseen, jossa on ensimmäinen työkohde, luetaan työmaarobotin ohjausyksikköön huoneen 3D-malli, joka 3D-malli käsittää ainakin yhden huoneessa olevan ensimmäisen työkohteen, määritetään ohjausyksikössä työmaarobotin ensimmäinen työskentelysijainti ensimmäisen työkohteen suhteen, siirretään työmaarobotti mainittuun ensimmäisen työskentelysijaintiin, kiinnitetään työkalupidikkeeseen ensimmäinen työkalu ja tehdään työmaarobotilla ensimmäiselle työkohteelle ensimmäinen työtoimenpide ensimmäisellä työkalulla. Menetelmä toteutetaan ohjelmoitavalla työmaarobotilla, jonka muistiin on ladattu ohjelmakoodivälineet menetelmän vaiheiden tekemiseksi.

Description

Menetelmä, työmaarobotti ja tietokoneohjelmatuote työtoimenpiteen teke- miseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä työtoimenpiteen tekemiseksi tietokoneohjatulla työmaarobotilla rakennuksen huoneessa olevalle työkohteelle, jossa menetelmäs- sä järjestetään työkohde ja työmaarobotti työskentelyetäisyyden päähän toisis- taan, ja joka työmaarobotti käsittää siirtovälineet, kuten renkaat, alustaa pitkin liik- kumista varten, robottikäsivarren, jossa on työkalupidike vaihdettavaa työkalua varten ja ohjelmoitavan ohjausyksikön. Keksinnön kohteena on lisäksi menetel- män toteuttamisessa käytettävä työmaarobotti ja tietokoneohjelmatuote.

Talojen rakentamiseen kuuluu useita eri alojen ammattilaisten tekemiä työvaiheita.

Työmaalla tehtävää työtä voidaan vähentää käyttämällä rakentamisessa teh- dasolosuhteissa valmistettuja esivalmistettuja elementtejä. Elementtien käytön lisäämisestä huolimatta työmaalla tehtäväksi jää suuri määrä erilaisia työvaiheita, kuten rakennusten seinien ja kattojen sisäpintojen tasoitus- ja maalaustyöt. Tasoi- —te- ja maalaustyöt ovat raskaita ja ne joudutaan usein tekemään hankalissa työ- asennoissa. Tämä vuoksi näihin tehtäviin on hankalaa löytää ammattitaitoista työ- voimaa, mikä nostaa rakennuskustannuksia ja vaikeuttaa aikatauluissa pysymistä.

Teollisuuslaitoksissa ihmisten tekemiä työtehtäviä on jo pitkään automatisoitu eri- laisten ohjelmoitavien teollisuusrobottien avulla. Teollisuusrobotit on suunniteltu — asennettavaksi kiinteästi tehdashalleihin, jossa ne tekevät niille ohjelmoitua työ- vaihetta tarkoin rajatulla, ennalta määrätyllä toiminta-alueella. Teollisuusrobottien käyttäminen rakennusten sisäpintojen viimeistelytöissä on haasteellista, koska niitä ei ole suunniteltu käytettäväksi rakennustyémailla, joissa robotit on asemoita- va erikseen sopivalle työskentelyetäisyydelle jokaisesta työstettävastä seinäpin- > 25 — nasta. Lisäksi rakennuksen seinäpintojen mittatoleranssit ovat selvästi suuremmat

N kuin teollisuusboteilla työstettävillä kohteilla yleensä, mikä vaikeuttaa työtehtävien 3 automatisointia. o 7 Keksinnön tavoitteena on tuoda esiin menetelmä, työmaarobotti ja tietokoneohjel- = matuote, jolla voidaan poistaa tunnettuihin ratkaisuihin liittyviä haittoja. 3 30 —Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan menetelmällä, työmaarobotilla ja tieto- > koneohjelmatuotteella, joille on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patent-

N tivaatimuksissa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäi- sissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön kohteena on menetelmä työtoimenpiteen tekemiseksi tietokoneohjatulla työmaarobotilla rakennuksen huoneessa olevalle työkohteelle. Menetelmässä jär- jestetään työkohde ja työmaarobotti työskentelyetäisyyden päähän toisistaan.

Työmaarobotti käsittää siirtovälineet, kuten renkaat, alustaa pitkin liikkumista var- ten, robottikäsivarren, jossa on työkalupidike vaihdettavaa työkalua varten ja oh- jelmoitavan ohjausyksikön. Menetelmässä — siirretään työmaarobotti huoneeseen, jossa on ensimmäinen työkohde, — luetaan työmaarobotin ohjausyksikköön huoneen 3D-malli, joka 3D-malli käsittää ainakin yhden huoneessa olevan ensimmäisen työkohteen, —— määritetään ohjausyksikössä työmaarobotin ensimmäinen työskentelysijainti ensimmäisen työkohteen suhteen, — siirretään työmaarobotti mainittuun ensimmäisen työskentelysijaintiin, — kiinnitetään työkalupidikkeeseen ensimmäinen työkalu ja — tehdään työmaarobotilla ensimmäiselle työkohteelle ensimmäinen työtoimenpide ensimmäisellä työkalulla.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa muo- dostetaan ohjausyksiköllä tiedonsiirtoyhteys työmaarobotin ulkopuoliseen tietoko- neeseen tai pilvipalvelimeen ja luetaan 3D-malli ulkopuolisen tietokoneen tai pilvi- palvelimen muistista työmaarobotin ohjausyksikköön. Edullisesti ensimmäistä työ- — toimenpidettä tekevää ensimmäistä työkalua ohjataan ohjausyksiköllä huoneen 3D-mallin perusteella.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa vaihdetaan ensimmäisessä työskentelysijainnissa olevan työmaarobotin työkalupi- dikkeeseen toinen työkalu ja tehdään työmaarobotilla ensimmäiselle työkohteelle — toinen työtoimenpide toisella työkalulla. Edullisesti mitataan työmaarobotissa ole- = villa välineillä toisen työkalun etäisyyttä ensimmäiseen työkohteeseen ja ohjataan

N toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun etäisyyden perusteella. <Q Vaihtoehtoisesti tai lisäksi mitataan työmaarobotissa olevilla mittausvälineillä toi- 3 seen työkalun kohdistuvaa voimaa toisen työtoimenpiteen tekemisen aikana ja

E 30 — ohjataan toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun voiman perusteel- 3 la.

S Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa > huoneen 3D-malli käsittää lisäksi ainakin yhden huoneessa olevan toisen työkoh- teen, jolloin määritetään ohjausyksikössä työmaarobotin toinen työskentelysijainti — toisen työkohteen suhteen ja siirretään työmaarobotti ensimmäiselle työkohteelle tehtyjen työtoimenpiteiden jälkeen ensimmäisestä työskentelysijainnista toiseen työskentelysijaintiin. Edullisesti vaihdetaan toisessa työskentelysijainnissa olevan työmaarobotin työkalupidikkeeseen ensimmäinen työkalu, tehdään työmaarobotilla toiselle työkohteelle ensimmäinen työtoimenpide ensimmäisellä työkalulla ja ohja- taan ensimmäistä työtoimenpidettä tekevää ensimmäistä työkalua ohjausyksiköllä huoneen 3D- mallin perusteella.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa vaihdetaan toisessa työskentelysijainnissa olevan työmaarobotin työkalupidikkee- seen toinen työkalu ja tehdään työmaarobotilla toiselle työkohteelle toinen työtoi- menpide toisella työkalulla. Edullisesti mitataan työmaarobotissa olevilla mittaus- — välineillä toisen työkalun etäisyyttä toiseen työkohteeseen ja ohjataan toista työ- toimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun etäisyyden perusteella. Vaihtoehtoi- sesti tai lisäksi mitataan työmaarobotissa olevilla mittausvälineillä toiseen työkalun kohdistuvaa voimaa toisen työtoimenpiteen tekemisen aikana ja ohjataan toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun voiman perusteella. —Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa ensimmäinen ja/tai toinen työkohde on huoneen seinä, katto tai lattia.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa ensimmäinen työtoimenpide on tasoitteen ruiskuttaminen työkohteen pinnalle ta- soiteruiskulla tai maalin ruiskuttaminen työkohteen pinnalle maaliruiskulla. Edulli- — sesti toinen työtoimenpide on tasoitteen levittäminen tasaiseksi pinnaksi lastalla tai työkohteen pinnan hiominen hiontalaitteella.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräässä edullisessa suoritusmuodossa muodostetaan huoneen 3D-malli laserkeilaamalla ennen työmaarobotin tuomista o huoneeseen, tallennetaan muodostettu 3D-malli ulkopuolisen tietokoneen tai pilvi- > 25 — palvelimen muistiin ja muodostetaan huoneen sisääntuloaukon yhteyteen koneelli- ie sesti luettava tunniste tiedonsiirtoyhteyden muodostamiseksi mainittuun ulkopuoli- 2 seen tietokoneeseen tai pilvipalvelimeen.

E Keksinnön mukainen tietokoneohjattu työmaarobotti käsittää siirtovälineet, kuten + renkaat, alustaa pitkin liikkumista varten, robottikäsivarren, jossa on työkalupidike 3 30 — vaihdettavaa työkalua varten ja ohjelmoitavan ohjausyksikön. Työmaarobotti käsit- > tää lisäksi lukuvälineet huoneen 3D-mallin lukemiseksi ohjausyksikköön, välineet

N robottikäsivarteen kiinnitetyn työkalun ja työkohteen välisen etäisyyden mittaamis- ta varten ja mittausvälineet robottikäsivarteen kiinnitettyyn työkaluun kohdistuvan voiman mittaamista varten keksinnön mukaisen menetelmän vaiheiden toteutta- miseksi.

Keksinnön mukainen tietokoneohjelma käsittää tietokoneohjelmakoodivälineet keksinnön mukaisen työmaarobotin saattamiseksi toteuttamaan keksinnön mukai- sen menetelmän menetelmävaiheet, suoritettaessa mainittu tietokoneohjelma työmaarobotin ohjausyksikön prosessorissa.

Keksinnön etuna on, että se mahdollistaa eräiden työmaalla tehtävien työtoimenpi- teiden automatisoinnin, mikä alentaa työkustannuksia ja lyhentää rakentamisai- kaa. — Lisäksi keksinnön etuna on, että se parantaa työmaalla tehtävien työtoimenpitei- den laatua ja vähentää reklamaatioiden määrää.

Edelleen keksinnön etuna on, että se vähentää työmaalla tarvittavien ammattitai- toisten työntekijöiden määrää, jolloin syntyy säästöä työvoimakustannuksissa.

Vielä keksinnön etuna on, että se vähentää materiaalihävikkiä.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1a = esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaista työmaarobottia takaviistosta kuvattuna, kuva 1b — esittää esimerkinomaisesti erästä kuvan 1a esittämää työmaarobottia — etuviistosta kuvattuna, > kuva 2 esittää kuvien 1a ja 1b esittämää työmaarobottia takaa kuvattuna,

O

N ro kuva 3 — esittää kuvien 1a, 1b ja 2 esittämää työmaarobottia alhaalta kuvattuna, 3 kuva4 — esittää esimerkinomaisesti erästä rakennuksen huonetta, jossa on kek-

E sinnön mukaisella menetelmällä työstettäviä työkohteita ja 3 25 kuva 5 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaista menetelmää yksikertai- 3 sena vuokaaviona. 3

Kuva 1a esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaista työmaarobottia takaviistosta kuvattuna ja kuva 1b esittää samaa työmaarobottia etuviistosta ku- vattuna. Seuraavassa molempia kuvia selostetaan samanaikaisesti.

Keksinnön mukaisessa työmaarobotissa on muodoltaan laatikkomainen runko 10, jossa on ensimmäinen sivu 30a ja toinen sivu 30b, etupää 32 ja takapää 34. En- simmäinen sivu ja toinen sivu ovat olennaisesti yhdensuuntaisia tasaisia pintoja.

Runkoon on järjestetty neljä rengasta 12 siten, että renkaat on sijoitettu mahdolli- 5 simman lähelle rungon nurkkia. Renkaat ovat sinänsä tunnettuja ns. Meccanum- renkaita, jotka mahdollistavat rungon liikkumisen alustalla kaikkiin suuntiin rungon asennon pysyessä alustaan nähden muuttumattomana. Jokaista rengasta pyörite- tään omalla sähkökäyttöisellä, itsenäisesti ohjattavalla ajomoottorilla 14. Ajomoot- torit ja ajomoottoreiden käyttämän sähköenergian varastoina toimivat akut 22 on — sijoitettu rungon sisään. Ajomoottoreiden käyttämän sähköenergian varastoksi tarkoitetut akut muodostavat ajoakuston 26. Ajoakuston akut on sijoitettu rungon sisään mahdollisimman lähelle rungon pohjaa 28, jotta rungon painopiste saadaan mahdollisimman alas.

Rungon yläpinnalla, lähellä rungon etupäätä 32, on laatikkomainen jalusta 36. Ja- — lustassa on tasainen kansi 48 ja kannen kanssa olennaisesti suoran kulman muo- dostamat sivuseinät 50. Kannen 48 päälle on kiinnitetty sinänsä tunnettu tietoko- neohjattu teollisuusrobotti 16, jossa on kuuden vapausasteen kiertyvänivelinen robottikäsivarsi 18. Robottikäsivarren pituus voi olla 2-4 metriä. Robottikäsivarren päässä on työkalupidike vaihdettavaa työkalua varten. Kuvissa 1a ja 1b robottikä- — sivarren päähän on esimerkinomaisesti kiinnitetty tasoiteruisku 46, mutta työkalu voi olla mikä tahansa rakennustöissä käytettävä työkalu. Robottikäsivarressa on lasertoiminen etäisyysmittari, jolla voidaan mitata työkalupidikkeeseen kiinnitetyn työkalun etäisyyttä työkalulla työstettävästä työkohteesta. Etäisyysmittarilla mitat- tujen etäisyyksien avulla robotin ohjausyksikkö 20 voi ohjata työkalun liikkumaan — vakioetäisyydellä työkohteen pinnasta. Työkalupidikkeessä on lisäksi voima-anturi, o jolla voidaan mitata työkalusta työstettävään kohteeseen kohdistuvaa voimaa. > Voima-anturilla mitatun voiman avulla robotin ohjausyksikkö voi ohjata liikkumaan ie työkohteen pinnalla siten, että työkalu kohdistaa työkohteeseen vakiovoiman. o Etäisyysmittaria ja voima-anturia ei ole esitetty kuvassa. Teollisuusrobotit ovat © 30 — yleisesti käytössä olevia tunnettuja laitteita, joita on saatavilla useilta eri valmistajil-

E ta. < 3 Jalustan kansi 48 ja sivuseinät 50 rajaavat tilan, johon on sijoitettu työmaarobotin > irrotettava käyttöakusto 24. Käyttöakusto käsittää joukon yksittäisiä akkuja 22, jot-

N ka on kytketty toisiinsa ja muodostettu kokonaisuudeksi, joka on asennettavissa — paikoilleen työmaarobottiin ja irrotettavissa siitä yhtenä pakettina. Käyttöakusto on varustettu ainakin yhdellä kuvassa esittämättömällä pikaliittimellä, jolla se kytke-

tään työmaarobotin sähköjärjestelmään. Kuvissa 1a ja 1b käyttöakusto on työmaa- robotista irrotettuna siirtolavan 52 päällä. Työmaarobotti käsittää edullisesti ainakin kaksi vaihdettavaa käyttöakustoa, jolloin tyhjentyneen käyttöakuston tilalle voidaan nopeasti vaihtaa täyteen ladattu käyttöakusto. —Työmaarobotin kokonaispaino voi olla esimerkiksi 1000 kg, josta käyttöakuston osuus voi olla 300 kg. Kun käyttöakusto irrotetaan työmaarobotista, työmaarobotin paino pienenee huomattavasti, mikä mahdollistaa työmaarobotin nostamisen ra- kennuksen kerroksiin tavallisella rakennuksen henkilökuljetushissillä. Käyttöakus- ton poistaminen ei vaikuta haitallisesti työmaarobotin liikuteltavuuteen, sillä ajo- — moottorit 14, renkaiden 12 ohjauslaitteet ja ohjausyksikkö 20 saavat käyttövoi- mansa ajoakustosta 26.

Rungon yläpinnalla, jalustan 36 vieressä, on työmaarobotin ohjelmoitava ohjayk- sikkö 20. Ohjausyksikkö käsittää muistin ohjelmakoodin tallentamista varten, pro- sessorin sekä työmaarobotin ohjelmakoodin ja työskentelykohdetta koskevien tie- — tojen luku- ja syöttövälineet. Ohjausyksiköön ohjelmoidaan ohjauskomentoja, joi- den perusteella työmaarobotti ja erityisesti sen robottikasivarsi tekee sille määrätyt toimenpiteet. Samalla ohjausyksiköllä ohjataan myös työmaarobotin liikkumista, ts. renkaiden 12 kääntymistä ja renkaita pyörittävien ajomoottoreiden toimintaa.

Rungon 10 yläpinnalla, lähellä rungon takapäätä 34 on työmaarobotin tartuntaeli- — miin kuuluva imuri 40 ja imurin yläpuolella on joukko inverttereitä 38, joilla käyttö- akuston 24 ja ajoakuston 26 tuottama tasavirta muunnetaan työmaarobotin ja ajomoottoreiden 14 käyttämäksi vaihtovirraksi. Rungon yläpinnalla, inverttereiden ja jalustan välissä on varustetila, johon voidaan asentaa työmaarobotin käyttämiä työkaluja ja/tai työmaarobotin toimintaa palvelevia tai tukevia varusteita. Kuvissa > 25 1aja 1b esitetty työmaarobotti on ohjelmoitu seinä- ja kattopintojen tasoitteen levit-

N tämiseen, jolloin varustetilaan on asennettu tasoitesiilo 42 ja tasoitepumppu 44, re jolla tasoite pumpataan robottikäsivarren päähän kiinnitettävään tasoiteruiskuun 2 46. Tasoitesiilo, tasoitepumppu ja tasoiteruisku ovat yleistä tunnettua tekniikkaa,

I jota ei selosteta tässä yhteydessä tarkemmin. Vastaavalla tavalla varustetilaan = 30 — voidaan asentaa esimerkiksi ruiskumaalauksessa tai pintojen hiomisessa tarvitta- 3 via varusteita tai työkaluja.

LO

2 Kuvassa 2 on esitetty kuvien 1a ja 1b esittämä työmaarobotti takaa kuvattuna.

N Rungon 10 yläpinnan päällä olevat osat, kuten ohjausyksikkö 20, jalusta, invertterit 38, imuri 40 ja tasoitesiilo 42, on sijoitettu paikoilleen siten, että ne jäävät rungon — ensimmäisen sivun 30a ja toisen sivun 30b rajaamaan väliin. Samoin renkaat 12 on asennettu runkoon siten, että ne eivät ulotu ensimmäisen ja toisen sivun ra- jaaman välin ulkopuolelle. Ensimmäisen ja toisen sivun välinen etäisyys määritte- lee siten työmaarobotin leveyden. Työmaarobotin runko on edullisesti mitoitettu siten, että sen leveys on korkeitaan 900 mm, edullisesti korkeintaan 800 mm. Näin — mitoitettu työmaarobotti mahtuu kulkemaan tavanomaisesti mitoitettujen huonei- den ja hissien oviaukkojen läpi. Rungon ensimmäinen ja toinen sivu ovat tasaisia pintoja, joissa ei ole koloja tai ulokkeita, joihin työmaarobotin liikerataa reunustavat esineet voisivat tarttua.

Kuvassa 3 on esitetty kuvien 1a, 1b ja 2 esittämä työmaarobotti alhaalta kuvattu- na. Rungon pohjassa 28 on kaksi suorakaiteen muotoista pitkäomaista imulaatik- koa 30, jotka on liitetty kuvassa esittämättömillä imuputkilla kuvissa 1a, 1b ja 2 esitettyyn imuriin 40. Imulaatikot ja imuri muodostavat alipainetarttujan, jonka avul- la työmaarobotti voi kiinnittyä liikkumattomasti paikoilleen haluttuun kohtaan alus- taa. — Alipainetarttujaa käytetään silloin, kun työmaarobotti on siirtynyt haluttuun työsken- telysijaintiin ja työmaarobotilla aletaan tehdä sille ohjelmoitua työvaihetta. Alipaine- tarttujan tarkoituksena on pitää työmaarobotti paikoillaan työmaarobotin työskente- lyn aikana. Kun työmaarobotti on tehnyt sille suunnitellut työvaiheet valmiiksi tie- tyssä sijainnissa, alipainetarttujan imulaatikot irrotetaan alustasta ja työmaarobotti — siirretään seuraavaan työskentelysijaintiin. Työmaarobotti on suunniteltu erityisesti rakennusten sisäpintojen viimeistelytöiden tekemiseen, jolloin tyypillinen työsken- telykohteen alusta on huoneiston lattia. Tasaiseen lattiapintaan alipainetarttuja kiinnittyy luotettavasti ja lujasti.

Kuvassa 4 on esitetty esimerkinomaisesti eräs rakennuksen huone, jossa on kek- > 25 —sinnön mukaisella menetelmällä työstettäviä työkohteita. Huoneessa on lattia 54 ja

N katto sekä neljä seinää, ensimmäinen seinä 56a, toinen seinä 56b, kolmas seinä re 56c ja neljäs seinä 56d. Katto on lattian kanssa samanmuotoinen pinta, joka on 2 huonekorkeuden etäisyydellä lattian yläpuolella. Ensimmäisessä ja neljännessä

I seinässä on ovi 60 ja ensimmäisessä ja toisessa seinässä on ikkuna tai ikkunoita = 30 58 Kuvassa 4 huoneen seinät ja lattia on esitetty samassa tasossa huoneen ra- 3 kenteen tuomiseksi paremmin esille.

LO

2 Menetelmässä huoneen seinät ja katto ovat työkohteita, joille tehdään työtoimenpi-

N teitä keksinnön mukaisella työmaarobotilla. Työtoimenpiteet voivat käsittää tasoit- teen ruiskuttaminen seinän tai katon pinnalle tasoiteruiskulla, seinään tai kattoon — ruiskutetun tasoitteen levittämisen tasaiseksi pinnaksi lastalla, kovettuneen tasoi-

tepinnan hiomisen hiontalaitteella tai maalin ruiskuttaminen seinän tai katon pin- nalle maaliruiskulla. Luonnollisesti tasoitetta tai maalia levitetään seiniin vain niihin kohtiin, jotka on tarkoitettu tasoitettavaksi ja/tai maalattaviksi, ts. tasoitetta tai maa- lia ei levitetä seinissä olevien ikkunoiden ja ovien kohdalle.

Menetelmässä työmaarobotin ohjausyksikössä määritetään työmaarobotin työs- kentelysijainti jokaisen huoneessa olevan työskentelykohteen suhteen, ts. jokaisen seinän ja katon suhteen. Kuvassa 4 on viisi työskentelysijaintia. Ensimmäinen työskentelysijainti 62a on lattialla 54 ensimmäisen seinän 56a edessä työmaaro- botille sopivalla työskentelyetäisyydellä ensimmäisestä seinästä. Vastaavalla ta- — valla toinen työskentelysijainti 62b, kolmas tydskentelysijainti 62c ja neljäs työs- kentelysijainti 64d ovat lattialla toisen seinän 56b, kolmannen seinän 56c ja nel- jännen seinän 56d edessä. Lattian keskellä on viides työskentelysijainti 62e, johon työmaarobotti siirtyy kattoon tehtävien työtoimenpiteiden tekemistä varten. Työ- maarobotti liikkuu omien renkaiden varassa huoneen ovelta lattiaa pitkin ensim- — mäiseen työskentelysijaintiin, kiinnittyy alipainetarttujalla huoneen lattiaan ja tekee ohjausyksikköön ohjelmoidut työtoimenpiteet ensimmäiselle seinälle. Kun työtoi- menpiteet on tehty, työmaarobotti irrottautuu lattiasta, siirtyy toiseen työskentely- sijaintiin ja kiinnittyy paikoilleen lattiaan. Toisessa työskentelysijainnissa työmaa- robotti tekee ohjelmoidut työtoimenpiteet toiselle seinälle. Työmaarobotti käy vuo- —rollaan kaikissa huoneen määritellyissä työskentelysijainneissa, tekee kaikille sei- nille ja katolle ohjelmoidut työtoimenpiteet, minkä jälkeen se poistuu huoneesta.

Kuvassa 5 on esitetty esimerkinomaisesti erään keksinnön mukaisen menetelmän vaiheet yksinkertaisena vuokaaviona. Menetelmässä muodostetaan ensin työstet- täviä seiniä sisältävästä huoneesta 3D-malli. Huoneen 3D malli käsittää 3D- —koodinaatiston, jossa huoneeseen kuuluvien seinien, lattian ja katon paikat on = määritetty. 3D-malli voidaan muodostaa huoneen CAD-piirustuksista sopivalla a suunnitteluohjelmistolla tai se voidaan tehdä huoneen seinien rakentamisen jäl-

S keen työmaalla laserkeilaamalla. Laserkeilaus voidaan tehdä hyvissä ajoin ennen 3 työmaarobotilla tehtäviä työtoimenpiteitä. Huoneen 3D-malli tallennetaan pilvipal-

E 30 — velimeen ja 3D-mallin hakuosoitteesta muodostetaan koneellisesti luettava tunnis- + te, joka kiinnitetään huoneen oviaukon reunaan tai oviaukon läheisyyteen huoneen 3 ulkopuolelle. Koneellisesti luettava tunniste voi olla QR-koodi, viivakoodi tai RFID- > tagi.

N

Menetelmässä työmaarobotti siirretään kauko-ohjaamalla työstettäviä seinäpintoja — sisältävän huoneen oviaukolle. Vaihtoehtoisesti työmaarobotti voi olla ohjelmoitu siirtymään itsenäisesti huoneen oviaukolle. Huoneen oviaukolla työmaarobotti lu-

kee oviaukon reunassa olevasta tunnisteesta 3D-mallin hakuosoitteen, muodostaa tiedonsiirtoyhteyden pilvipalvelimen hakuosoitteeseen ja lukee pilvipalvelimesta huoneen 3D-mallin työmaarobotin ohjausyksikön muistiin. Tunnisteen lukemista varten työmaarobotissa on sopivat lukuvälineet, kuten kamera tai viivakoodin tai

OR-koodin lukuvälineet. Lisäksi työmaarobotissa on tiedonsiirtovälineet langatto- man tiedonsiirtoyhteyden muodostamiseksi työmaarobotin ulkopuoliseen tietoko- neeseen, kuten pilvipalvelimeen. Tiedonsiirtovälineet voivat käsittää välineet mat- kapuhelinverkossa toimivan yhteyden muodostamiseksi tai välineet WLAN- verkossa toimivan yhteyden muodostamiseksi. — Ohjausyksikköön tallennettu tietokoneohjelma määrittää huoneen 3D-mallin perus- teella huoneessa olevat, työmaarobotilla työstettävät työkohteet. Tyypillisesti työ- kohteita ovat huoneen seinät ja mahdollisesti huoneet katto ja/tai lattia. Tämän jälkeen ohjausyksikkö määrittää jokaiselle työkohteelle ainakin yhden työskentely- sijainnin. Työskentelysijainnit pyritään määrittämään siten, että työmaarobotti pys- — tyy tekemään kaikki työkohteen työtoimenpiteet yhdestä työsijainnista. Työmaaro- botissa on etäisyyden mittaisvälineitä, kuten lasertoimisia etäisyysmittareita, joiden avulla työmaarobotti voi mitata etäisyytensä huoneen seinistä, ja määrittää näin sijaintinsa huoneen 3D-koordinaatistossa.

Seuraavaksi työmaarobotti siirtää itsensä ensimmäiseen työskentelysijaintiin, lu- — kitsee itsensä lattiaan alipainetarttujalla ja kiinnittää robottikäsivarteen ensimmäi- sen työkalun. Menetelmässä työmaarobotti voidaan ohjelmoida tekemään erilaisia työtoimenpiteitä, joissa käytetään erilaisia työkaluja. Työmaarobotti voi olla ohjel- moitu levittämään seinien pintaan tasoitetta, jolloin ensimmäinen robottikäsivarren työkalupidikkeeseen kiinnitettävä työkalu on tasoiteruisku. Työmaarobotti ruiskut- taa tasoitetta olennaisesti tasapaksun kerroksen seinän tasoitettaville pinnoille. = Huoneen 3D-mallissa on tarkka malli huoneen jokaisesta seinästä, joten työmaa-

N robotin ohjausyksikössä on tieto seinissä olevien aukkojen kohdista, ts. alueista, <Q joille tasoitetta ei ruiskuteta. Menetelmässä robottikäsivarteen kiinnitettyä tasoite- 3 ruiskua ohjataan huoneen 3D-mallin perusteella.

I

, 30 Kun tasoitetta on levitetty seinän työstettävän alueelle, työmaarobotti vaihtaa ro- 3 bottikäsivarren työkalupidikkeeseen toisen työkalun, joka on lasta. Työmaarobotti

S tasoittaa seinälle ruiskutetun tasoitekerroksen pinnan lastalla, ts. tekee ensimmäi- > selle seinälle toisella työkalulla toisen työtoimenpiteen. Lastaa käytettäessä työ- maarobotti mittaa lastan etäisyyttä tasoitekerroksen pinnasta ja ohjaa lastaa mita- tun etäisyyden perusteella siten, että lastan tasoittava reuna liikkuu vakioetäisyy- dellä ruiskutetun tasoitekerroksen pinnasta. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi työmaaro-

botti voi mitata robottikäsivarteen kohdistuvaa voimaa lastan liikuttamisen aikana ja ohjata lastaa mitatun voiman perusteella siten, että robottikäsivarteen kohdistu- va voima pysyy olennaisesti vakiona. Lastan liikuttamisessa ei siten hyödynnetä seinän 3D-mallia, vaan seinästä tai robottikäsivarresta mitattua tietoa.

Kun koko seinäpinta on käsitelty lastalla, työmaarobotti irrottaa alipainetarttujan lattiasta ja siirtyy toiseen työskentelyasemaan toisen työstettävän seinän kohdalle.

Vastaavalla tavalla työmaarobotti tekee ohjelmoidut työtoimenpiteet kaikille 3D- mallista määritellyille työkohteille.

Keksinnön mukaisen menetelmän vaiheet toteutetaan tietokoneohjatulla työmaa- — robotilla, jonka ohjausyksikköön on ladattu keksinnön mukainen tietokoneohjelma- tuote. Tietokoneohjelmatuotteen ohjelmakoodivälineet saavat työmaarobotin te- kemään em. menetelmävaiheet, kun ohjelmakoodi suoritetaan ohjausyksikön pro- sessorissa. Edullisesti ohjelmakoodi on tehty työmaarobotin omalla ohjelmointikie- lellä. — Edellä on selostettu eräitä keksinnön mukaisen menetelmän, työmaarobotin ja tietokoneohjelmatuotteen edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu edellä se- lostettuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa. oO

O

N

LÖ

<Q o

O

I a a < 00

O

LO o

O

N

Viitenumeroluettelo: runko 10 rengas 12 ajomoottori 14 robotti 16 robottikäsivarsi 18 ohjausyksikkö 20 akku 22 käyttöakusto 24 — ajoakusto 26 pohja 28 imulaatikko 30 ensimmäinen sivu 30a toinen sivu 30b etupää 32 takapää 34 jalusta 36 invertteri 38 imuri 40 — tasoitesiilo 42 tasoitepumppu 44 tasoiteruisku 46 kansi 48 o sivuseina 50 2 25 — siirtolava 52 3 lattia 54

R seinä 56a, 56b, 56c, 56d z ikkuna 58 < ovi 60 3 30 — työskentelysijainti 62a, 62b, 62c, 62d, 62e >

N

Claims (16)

Patenttivaatimukset

1. Menetelmä työtoimenpiteen tekemiseksi tietokoneohjatulla työmaarobotilla rakennuksen huoneessa olevalle työkohteelle, jossa menetelmässä järjestetään työkohde ja työmaarobotti työskentelyetäisyyden päähän toisistaan ja joka työ- —maarobotti käsittää siirtovälineet, kuten renkaat (12), alustaa pitkin liikkumista var- ten, robottikäsivarren (18), jossa on työkalupidike vaihdettavaa työkalua varten ja ohjelmoitavan ohjausyksikön (20), tunnettu siitä, että menetelmässä — siirretään työmaarobotti huoneeseen, jossa on ensimmäinen työkohde (56a), — luetaan työmaarobotin ohjausyksikköön (20) huoneen 3D-malli, joka 3D-malli — käsittää ainakin yhden huoneessa olevan ensimmäisen työkohteen (56a), — määritetään ohjausyksikössä (20) työmaarobotin ensimmäinen työskentelysijain- ti (62a) ensimmäisen työkohteen (56a) suhteen, — siirretään työmaarobotti mainittuun ensimmäisen työskentelysijaintiin (62a), — kiinnitetään työkalupidikkeeseen ensimmäinen työkalu ja —tehdään työmaarobotilla ensimmäiselle työkohteelle (56a) ensimmäinen työtoi- menpide ensimmäisellä työkalulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — muodostetaan ohjausyksiköllä (20) tiedonsiirtoyhteys työmaarobotin ulkopuoli- seen tietokoneeseen tai pilvipalvelimeen ja —luetaan 3D-malli ulkopuolisen tietokoneen tai pilvipalvelimen muistista työmaa- robotin ohjausyksikköön (20).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — ohjataan ensimmäistä työtoimenpidettä tekevää ensimmäistä työkalua ohjausyk- siköllä (20) huoneen 3D-mallin perusteella. oO > 25

4 Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ie — vaihdetaan ensimmäisessä työskentelysijainnissa (62a) olevan työmaarobotin o työkalupidikkeeseen toinen työkalu ja 7 — tehdään työmaarobotilla ensimmäiselle työkohteelle (56a) toinen työtoimenpide = toisella työkalulla. @ 30

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että > — mitataan työmaarobotissa olevilla välineillä toisen työkalun etäisyyttä ensimmäi- N seen työkohteeseen (56a) ja — ohjataan toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun etäisyyden pe- rusteella.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — mitataan työmaarobotissa olevilla mittausvälineillä toiseen työkaluun kohdistu- vaa voimaa toisen työtoimenpiteen tekemisen aikana ja — ohjataan toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun voiman perus- teella.

7. — Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — huoneen 3D-malli käsittää lisäksi ainakin yhden huoneessa olevan toisen työ- kohteen (56b), jolloin — määritetään ohjausyksikössä (20) työmaarobotin toinen työskentelysijainti (62b) — toisen työkohteen suhteen (56b) ja — siirretään työmaarobotti ensimmäiselle työkohteelle (56a) tehtyjen työtoimenpi- teiden jälkeen ensimmäisestä työskentelysijainnista (62a) toiseen työskentely- sijaintiin (62b).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — vaihdetaan toisessa työskentelysijainnissa (62b) olevan työmaarobotin työkalu- pidikkeeseen ensimmäinen työkalu, — tehdään työmaarobotilla toiselle työkohteelle (56b) ensimmäinen työtoimenpide ensimmäisellä työkalulla ja — ohjataan ensimmäistä työtoimenpidettä tekevää ensimmäistä työkalua ohjausyk- — siköllä (20) huoneen 3D- mallin perusteella.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — vaihdetaan toisessa työskentelysijainnissa (62b) olevan työmaarobotin työkalu- pidikkeeseen toinen työkalu ja — tehdään työmaarobotilla toiselle työkohteelle (56b) toinen työtoimenpide toisella > 25 — työkalulla. & O

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että = — mitataan työmaarobotissa olevilla mittausvälineillä toisen työkalun etäisyyttä toi- 7 seen työkohteeseen (56b) ja = — ohjataan toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun etäisyyden pe- 3 30 rusteella 10 tai D — mitataan työmaarobotissa olevilla mittausvälineillä toiseen työkalun kohdistuvaa N voimaa toisen työtoimenpiteen tekemisen aikana ja — ohjataan toista työtoimenpidettä tekevää toista työkalua mitatun voiman perus- — teella.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja/tai toinen työkohde (56a, 56b) on huoneen seinä, katto tai lattia.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen työtoimenpide on tasoitteen ruiskuttaminen työkohteen (56a, 56b, 56c, 56d) pinnalle tasoiteruiskulla tai maalin ruiskuttaminen työkohteen (56a, 56b, 56c, 56d) pinnalle maaliruiskulla.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen työtoimenpide on tasoitteen levittäminen tasaiseksi pinnaksi lastalla tai työ- kohteen (56a, 56b, 56c, 56d) pinnan hiominen hiontalaitteella.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — muodostetaan huoneen 3D-malli laserkeilaamalla ennen työmaarobotin tuomista huoneeseen, — tallennetaan muodostettu 3D-malli ulkopuolisen tietokoneen tai pilvipalvelimen muistiin, ja —- muodostetaan huoneen sisääntuloaukon (60) yhteyteen koneellisesti luettava tunniste tiedonsiirtoyhteyden muodostamiseksi mainittuun ulkopuoliseen tietoko- neeseen tai pilvipalvelimeen.

15. Tietokoneohjattu työmaarobotti, joka käsittää siirtovälineet, kuten renkaat (12), alustaa pitkin liikkumista varten, robottikäsivarren (18), jossa on työkalupidike — vaihdettavaa työkalua varten ja ohjelmoitavan ohjausyksikön (20), tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi — lukuvälineet huoneen 3D-mallin lukemiseksi ohjausyksikköön (20), — välineet robottikäsivarteen (18) kiinnitetyn työkalun ja työkohteen välisen etäi- o syyden mittaamista varten ja > 25 —— mittausvälineet robottikäsivarteen (18) kiinnitettyyn työkaluun kohdistuvan voi- ie man mittaamista varten patenttivaatimusten 1-14 mukaisten menetelmävaiheiden 2 toteuttamiseksi. E

16. Tietokoneohjelma, joka käsittää tietokoneohjelmakoodivälineet patenttivaati- + muksessa 15 määritetyn työmaarobotin saattamiseksi toteuttamaan patenttivaati- 3 30 musten 1-14 mukaiset menetelmävaiheet, suoritettaessa mainittu tietokoneohjel- 2 ma työmaarobotin ohjausyksikön (20) prosessorissa. N