一種用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑機器人領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與 補償系統(tǒng)及方法，其能夠精確的測量墻面抹灰機器人與豎直方向的偏差，并根據(jù)測量結(jié)果， 規(guī)劃抹灰機器人的運動路徑，達(dá)到補償垂直度偏差的目的。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，刷墻機或者墻面抹灰機是利用兩根平行的撐桿，將墻面抹灰機軌道固定于 天花板與地面之間，抹灰機順著撐桿由下往上進(jìn)行抹灰，到達(dá)頂部之后抹灰板翻轉(zhuǎn)，再由上 往下進(jìn)行抹平抹光。所W，兩平行撐桿固定的空間位置，決定了墻面抹灰的上下厚度是否均 勻。但是由于地面不平整或者撐桿連接處不緊密，就有可能導(dǎo)致?lián)螚U不是完全豎直，即兩撐 桿構(gòu)成的平面不能完全平行于待粉刷的墻面。若測量不準(zhǔn)確或者沒有進(jìn)行處理，就有可能 導(dǎo)致粉刷后的墻面達(dá)不到厚度均勻的要求，造成返工的后果。
[0003] 目前對于垂直度的測量，可采用直接測量的方法，直接測量方法一般采用傾角儀、 巧螺儀、加速度傳感器等傳感器進(jìn)行測量，但該些垂直度測量的傳感器精度都較低，而且隨 著精度要求的提高，傳感器的成本也會隨之增加。另外，還可W采用基于圖像處理技術(shù)的間 接測量垂直度的方法，該方法需要在測量機構(gòu)上增加攝像頭，對于處理器的處理速度要求 較高，而且整個系統(tǒng)的成本也較高。
[0004] 墻面抹灰機器人抹灰作業(yè)環(huán)境非常惡劣，充滿了灰塵、砂漿W及抹灰過程中電動 機運轉(zhuǎn)帶來的振動，該使得對于檢測傳感器的抗干擾能力W及檢測方法的有效性都有著很 高的要求，比如傾角儀、巧螺儀都無法在該些環(huán)境中直接應(yīng)用；對于基于圖像處理的方法， 振動對于攝像頭的干擾W及灰漿和灰塵對于采集圖像的污染無法避免且難W處理。按照 《抹灰工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求并考慮墻面抹灰機器人實際應(yīng)用情況，W高度為=米 的墻面計算，垂直度的最低檢測要求是在0.oor之內(nèi)，該是普通傳感器無法達(dá)到的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了盡可能的減小機器抹灰過程中由于兩平行撐桿固定位置造成的誤差，降低測 量成本，本發(fā)明提供一種用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償系統(tǒng)及方法，本發(fā)明不 僅能夠精確測量抹灰機器人撐桿的垂直度，而且還能夠基于測量結(jié)果，進(jìn)行補償調(diào)整，W減 小垂直度偏差所帶來的影響，并且本發(fā)明僅僅只需要兩個激光測距傳感器，將測量成本降 到了最低。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種用于墻面抹灰機器人 的垂直度測量與補償系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：墻面抹灰機器人、第一撐桿和第二撐桿，其中：
[0007] 所述第一撐桿和第二撐桿放置在作業(yè)空間中的天花板與地面之間，用于固定工作 過程中的墻面抹灰機器人；
[000引所述墻面抹灰機器人放置在所述第一撐桿和第二撐桿之間，沿著所述第一撐桿和 第二撐桿形成的軌道進(jìn)行墻面抹灰作業(yè)；
[0009] 其中，所述墻面抹灰機器人朝向墻面的一側(cè)安裝有抹灰板，所述抹灰板的后端連 接有可伸縮調(diào)節(jié)的絲杠，所述抹灰板可根據(jù)絲杠的伸縮而伸縮；
[0010] 所述墻面抹灰機器人垂直于墻面的兩側(cè)面分別安裝有第一激光測距傳感器和第 二激光測距傳感器；
[0011] 所述墻面抹灰機器人的一側(cè)面上安裝有磁編碼器。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出一種用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償方 法，該方法包括W下步驟：
[0013] 步驟1，在作業(yè)空間中的天花板與地面之間固定放置第一撐桿和第二撐桿，將墻面 抹灰機器人放置在所述第一撐桿和第二撐桿之間的初始作業(yè)點處；
[0014] 步驟2,所述墻面抹灰機器人沿著所述第一撐桿和第二撐桿形成的軌道第一次由 地面上升到天花板，進(jìn)行待刷墻面抹灰作業(yè)，并在第一次上升過程中，利用第一激光測距傳 感器和第二激光測距傳感器分別測量兩個處于不同高度位置的標(biāo)記點處所述墻面抹灰機 器人與待刷墻面之間的距離，同時利用磁編碼器分別檢測兩標(biāo)記點在第一撐桿和第二撐桿 長度方向上的距離1W及所述墻面抹灰機器人沿所述第一撐桿和第二撐桿上升的總高度 h ；
[0015] 步驟3,根據(jù)所述步驟2的測量結(jié)果，計算得到所述第一撐桿和第二撐桿的垂直 度，即所述第一撐桿和第二撐桿與豎直方向之間的夾角0 ;
[0016] 步驟4,根據(jù)所述墻面抹灰機器人沿所述第一撐桿和第二撐桿上升的總高度hW 及第一撐桿和第二撐桿的垂直度e，計算得到墻面抹灰機器人與待刷墻面的最大距離偏差
[0017] 步驟5,根據(jù)所述最大距離偏差及所述墻面抹灰機器人沿所述第一撐桿和 第二撐桿上升的總高度h，計算得到所述墻面抹灰機器人的上升速度與連接抹灰板的絲桿 的調(diào)節(jié)速度之間的關(guān)系；
[0018] 步驟6,墻面抹灰機器人回到初始位置裝入灰漿，沿著所述第一撐桿和第二撐桿形 成的軌道再次上升進(jìn)行抹灰作業(yè)，作業(yè)過程中，基于所述步驟5的計算結(jié)果，根據(jù)墻面抹灰 機器人的上升速度來調(diào)節(jié)抹灰板的伸縮速度，使得抹灰板的運動路徑與墻面保持平行，補 償垂直度的偏差。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是，能夠在機器人執(zhí)行抹灰作業(yè)的過程中，自動精確的測量抹 灰機器人撐桿與豎直方向上的夾角。此種測量方式，相比于直接進(jìn)行角度測量，能夠大大提 高測量精度，且能為后續(xù)的自動補償調(diào)整直接提供參數(shù)。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償系統(tǒng)的組成示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明墻面抹灰機器人的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償方法的 流程圖。
[0023] 主要附圖標(biāo)記說明：
[0024] 1 ;墻面抹灰機器人 [00巧]2 ;抹灰板
[0026] 3 ;第一激光測距傳感器
[0027] 4 ;第一撐桿
[002引 5 :待刷墻面
[0029] 6 ;絲桿
[0030] 15 ;第二激光測距傳感器
[0031] 16 ;第二撐桿
【具體實施方式】
[0032] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033] 圖1是本發(fā)明用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償系統(tǒng)的組成示意圖，圖1 中，5表示待抹灰墻面，12表示抹灰區(qū)域厚度，13表示調(diào)節(jié)過程中抹灰板的移動路徑，14表 示墻面抹灰機器人的移動軌跡。如圖1所示，所述用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補 償系統(tǒng)包括；墻面抹灰機器人1、第一撐桿4和第二撐桿6,其中：
[0034] 所述第一撐桿4和第二撐桿6放置在作業(yè)空間中的天花板與地面之間，用于固定 工作過程中的墻面抹灰機器人1 ;
[0035] 所述墻面抹灰機器人1放置在所述第一撐桿4和第二撐桿6之間，沿著所述第一 撐桿4和第二撐桿6形成的軌道進(jìn)行墻面抹灰作業(yè)；
[0036] 圖2是本發(fā)明墻面抹灰機器人的基本結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述墻面抹灰機器 人1朝向墻面的一側(cè)安裝有抹灰板2,所述抹灰板2的后端連接有可伸縮調(diào)節(jié)的絲杠6,所 述抹灰板2可根據(jù)絲杠6的伸縮而伸縮；所述墻面抹灰機器人1垂直于墻面的兩側(cè)面分別 安裝有第一激光測距傳感器3和第二激光測距傳感器15,所述第一激光測距傳感器3和第 二激光測距傳感器15處于同一水平面上，且測量方向均與撐桿垂直；所述墻面抹灰機器人 1的一側(cè)面上安裝有磁編碼器17。
[0037] 其中，所述第一激光測距傳感器3和第二激光測距傳感器15使用激光=角測距法 中的直射式測距，測量量程在80mm?230mm之間，分辨率在量程范圍內(nèi)能達(dá)到1mm W內(nèi)。 [003引圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償方法的 流程圖，請同時參考圖1和圖3,所述用于墻面抹灰機器人的垂直度測量與補償方法包括W 下步驟：
[0039] 步驟1，在作業(yè)空間中的天花板與地面之間固定放置第一撐桿4和第二撐桿6,將 墻面抹灰機器人1放置在所述第一撐桿4和第二撐桿6之間的初始作業(yè)點處；
[0040] 在抹灰作業(yè)之前，需撐緊所述第一撐桿4和第二撐桿6,使得墻面抹灰機器人1在 作業(yè)過程中保持位置穩(wěn)定。
[0041] 步驟2,所述墻面抹灰機器人1沿著所述第一撐桿4和第二撐桿6形成的軌道第一 次由地面上升到天花板，進(jìn)行待刷墻面5抹灰作業(yè)，并在第一次上升過程中，利用第一激光 測距傳感器3和第二激光測距傳感器15分別測量兩個處于不同高度位置的標(biāo)記點處所述 墻面抹灰機器人1與待刷墻面之間的距離（如圖1中附圖標(biāo)記9