一种流质体涂抹装置及铺砖机器人的制作方法

1.本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种流质体涂抹装置及铺砖机器人。


背景技术：

2.在室外广场、园路等地砖铺贴时，常用湿销法和厚铺法。人工铺贴时，都需要在砖背面涂抹一层流质体粘结剂，比如素水泥浆、瓷砖胶等，连接地面和瓷砖。人工涂抹易导致铺设的浆面厚度不均匀，从而导致瓷砖空鼓的质量问题。此外，人工涂抹的方法对工人技术要求高，劳动强度大，不利于提高铺浆作业的效率。
3.机器人代替人工进行涂抹工作，水泥的厚度和平整度由仿地行走的涂抹喷头保证，而水泥涂抹的面积根据地砖的尺寸和水泥涂抹过程中实际宽度需求,机器人进行自动调整。
4.目前在建筑机械领域中水泥涂抹装置都是一次性涂抹一定面积，不适用机器人自动作业。其次，水泥涂抹厚度由人工来控制，由于施工地面一般平整度较低，工人需要运用相关技术来调节水泥层的厚度来保证地砖的铺贴平整，导致作业效率不高。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种流质体涂抹装置及铺砖机器人。所述喷头随地面喷涂，解决了流质体涂抹厚度一致性问题及水泥涂抹面积的适应性问题。
6.本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
7.一种流质体涂抹装置，包括：摆动座，所述摆动座安装有喷头组件，所述喷头组件用于对涂抹面进行涂抹作业，所述喷头组件可相对于所述摆动座摆动；浮动装置；所述浮动装置用于带动摆动座沿垂直于涂抹面的方向浮动；以及安装于喷头组件上的随动结构，所述随动结构相对于喷头组件向涂抹面凸出，使所述喷头组件始终与涂抹面之间存在间隙；所述喷头组件对涂抹面进行涂抹作业，所述随动结构沿涂抹面滑动，所述随动结构受涂抹面作用使所述喷头组件相对于摆动座摆动，同时所述浮动装置带动随动结构沿垂直于涂抹面的方向浮动。
8.通过采用上述方案，当地面不平或倾斜时，受随动结构的压力使得喷头组件上下浮动，所述摆动座用于为喷头组件提供摆动，以用于应对地面的倾斜及不平，从而实现喷头组件与地面之间的自适应喷涂。运用浮动装置和随动结构，保证涂抹喷头能适应地面的复杂情况，完成水泥的涂抹。
9.进一步地，所述喷头组件与摆动座连接一侧还设置有至少两个牵拉件，至少两个所述牵拉件位于所述喷头组件的长度方向上，所述牵拉组件用于限制所述喷头组件相对于摆动座摆动的范围。
10.通过采用上述方案，通过设置牵拉件，可以调节不同受力情况下的摆动角度，同时可用于对所述喷头组件的摇摆角度范围做限定，避免摇摆角度过大导致损坏。
11.进一步地，所述牵拉件与喷头组件之间还设置有弹性件，用于将相对于摆动座摇摆的所述喷头组件复位。
12.通过采用上述方案，通过设置弹性件，使得所述喷头组件与摆动座不工作时保持稳定，不随意晃动，同时可在工作中及时复位所述喷头组件，保证工作持续进行。
13.进一步地，所述喷头组件相对于所述摆动座摆动的角度范围是
±
5度
°
。
14.通过采用上述方案，限定了摆动的角度范围。
15.进一步地，所述随动结构包括：连接结构，所述连接结构用于与喷头组件连接；滑动结构，所述滑动结构用于在所述喷头组件涂抹时，沿涂抹面滑动；支撑结构，所述支撑结构用于将所述连接结构与滑动结构连接。
16.通过采用上述方案，通过采用不同尺寸的支撑结构可以调节所述喷头组件与涂抹面之间的距离，从而限定所述喷头组件的喷涂厚度。
17.进一步地，所述随动结构上还设置有调节机构，所述调节机构用于调节所述随动结构与涂抹面之间的距离。
18.通过采用上述方案，可动态调节所述喷头组件与涂抹面之间的距离，从而实现不更换支撑结构即可调节所述喷头组件的喷涂厚度。
19.进一步地，所述喷头组件包括：涂抹喷头；喷头支架，所述喷头支架用于连接所述涂抹喷头与摆动座；流体介质输送管，所述流体介质输送管用于为所述涂抹喷头提供流体介质。
20.通过采用上述方案，可实现对涂抹喷头的安装及固定，同时为涂抹喷头提供流体介质。
21.进一步地，所述随动结构贴合涂抹面涂抹时，所述涂抹喷头的出液口与涂抹面相对平行。
22.通过采用上述方案，以用于在倾斜的平面上进行涂抹，且涂抹的厚度均匀。
23.一种铺砖机器人，包括铺砖机、驱动组件和流质体涂抹装置，所述驱动组件用于带动所述流质体涂抹装置相对于铺砖机向三维坐标方向移动，以用于控制所述流质体涂抹装置涂抹的面积。
24.通过采用上述方案，可将流质体涂抹装置与铺砖机器人连接，所述铺砖机器人通过流体介质输送管为流质体涂抹装置输送水泥，所述流质体涂抹装置为铺砖机器人涂抹水泥，实现一体化设计，所述驱动组件可以调整喷涂的宽度和长度，完成区域内的范围涂抹。
25.进一步地，还包括机器视觉识别装置，用于调整所述流质体涂抹装置涂抹的位置，保证涂抹的连续性。
26.通过采用上述方案，通过结合机器视觉识别装置，调整涂抹的位置，保证涂抹面与已经铺好的面相适应，保持涂抹连续性。
27.综上所述，本发明提供的一种流质体涂抹装置及铺砖机器人具有如下技术效果：
28.1.通过设置随动结构，保证了喷头组件喷涂水泥的基本厚度，当地面倾斜时，所述随动结构受地面的作用力将所述喷涂装置相对于摆动座倾斜摆动，从而贴合地面滑动，使得喷头组件整体基本与涂抹面保持平行且高于地面一定距离，从而实现倾斜面的均匀涂抹；
29.2.通过设置浮动装置和随动结构，保证了喷头组件喷涂水泥时的自适应浮动，在
地面不平整时，所述随动结构受地面影响，所述浮动装置可以带动喷头组件上下浮动，从而实现喷头组件工作时的稳定性；
30.3.通过在喷头组件上设置牵拉件，限制了喷头组件相对于摆动座的摆动范围，有效避免摆动过大导致的喷头组件故障问题；
31.4.通过在随动结构上设置调节机构，可用于调节喷头组件与涂抹面之间的距离，从而控制喷头组件对涂抹面的涂抹厚度；
32.5.通过设置驱动组件，精准控制喷头组件喷涂水泥的长度与宽度，从而实现大面积的精确的涂抹面积控制。
附图说明
33.图1为本发明实施例的涂抹装置位于最左侧结构示意图；
34.图2为图1中a-a的剖面结构图；
35.图3为本发明实施例的涂抹装置位于最右侧结构示意图；
36.图4为图3中b-b的剖面结构图；
37.图5为本发明实施例的立体结构示意图；
38.图6为本发明实施例的后侧立体结构示意图；
39.图7为本发明实施例的铺涂水泥初始状态俯面结构示意图；
40.图8为本发明实施例的铺涂水泥状态俯面结构示意图；
41.图9为本发明实施例的喷头组件平面结构示意图；
42.图10为本发明实施例的喷头组件侧面结构示意图；
43.图11为图10中c区放大图。
44.其中，附图标记含义如下：1、x轴组件；101、x轴基板；102、第一导轨；103、第一电机；104、第一同步机构；105、x轴滑台；106、x轴关节；107、水泥管支架；2、y轴组件；201、y轴基板；202、第二导轨；203、第二电机；204、第二同步机构；205、y轴滑台；3、z轴组件；301、z轴基座；302、第三电机；303、摆动座；304、浮动装置；4、喷头组件；401、喷头支架；402、涂抹喷头；403、随动结构；4031、调节机构；4032、连接结构；4033、支撑结构；4034、滑动结构；404、夹管阀；405、流体介质输送管；406、牵拉件；407、弹性件；5、同步带；6、同步轮。
具体实施方式
45.为了更好地理解和实施，以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
46.为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
49.本发明的实施例1参阅图1-图6所示，公开了一种流质体涂抹装置，包括摆动座303、喷头组件4、浮动装置304和随动结构403，所述喷头组件4用于对涂抹面进行涂抹作业，在本实施例中，所述涂抹面是地面，当然在其他实施例中，所述涂抹面也可以是墙面或其他需要涂抹流质体的面；所述喷头组件4包括喷头支架401和涂抹喷头402，所述喷头支架401用于将所述涂抹喷头402固定在摆动座303上，所述喷头支架401与涂抹喷头402的固定方式包括但不限于是一体固定、螺纹固定、卡接固定等，所述喷头支架401与摆动座303之间旋转连接，在本实施例中所述喷头支架401与摆动座303铰接，所述摆动座303居中位置设置有铰接轴，所述喷头支架401以铰接轴为轴心旋转，从而使得所述涂抹喷头402可相对所述摆动座303摆动，所述浮动装置304与摆动座303连接，在本实施例中，所述浮动装置304是气缸，所述气缸的输出端与摆动座303固定连接，且连接处不影响所述喷头支架401的摆动，在其他实施例中，所述浮动装置304可以是弹簧或其他结构，可为所述摆动座303提供浮动效果。所述随动结构403安装于所述涂抹喷头402的涂抹口的邻侧，当然在其他实施例，也可以安装在不影响涂抹喷头402涂抹的任何面上；但所述随动结构403需要向涂抹喷头402的喷涂方向延伸，凸出于涂抹喷头402的涂抹口，以使所述涂抹喷头402与涂抹面之间存在间隙，在本实施例中，所述随动结构403设置有两个，且安装于所述涂抹喷头402的一侧，该侧为涂抹喷头402喷涂时的移动方向。所述涂抹喷头402对涂抹面进行涂抹作业时，所述随动结构403沿涂抹面滑动，所述随动结构403受涂抹面作用使所述喷头组件4相对于摆动座303摆动，同时所述浮动装置304受随动结构403作用，带动随动结构403沿垂直于涂抹面的方向浮动。
50.进一步地，所述摆动座303包括与喷头支架401固定连接的第一端和与所述浮动装置304固定连接的第二端，所述第一端与第二端铰接，从而实现所述喷头组件4沿其长度方向的摆动效果，所述第一端呈l形，用于将所述涂抹喷头402的涂抹口背侧预留出孔位连接管道，用于为涂抹喷头402通入水泥，所述涂抹喷头402的涂抹口背侧还设置有牵拉件406，在本实施例中，所述牵拉件406为运输水泥的三个弹性管，三个所述弹性管一端线性连接于所述涂抹喷头402的涂抹口背侧，另一端汇聚至一起并与流体介质输送管405连通，所述三个所述弹性管沿所述涂抹喷头402长度方向均匀分布，通过三个弹性管对涂抹喷头402的牵拉限制，从而控制所述涂抹喷头402相对于摆动座303摆动的角度范围在
±5°
之间，避免过大的摆动角度导致涂抹喷头损坏，由于三个所述弹性管的自身弹性，可使所述喷头组件4根据随动结构403的受力情况调节摆动角度，实现喷头组件4始终平行于涂抹面的效果，且由于自身的具备弹性，可使得所述喷头组件4摆动后恢复到常规状态下。在本实施例中，还可以将所述三个所述弹性管更换为不具备弹性的管道，并将管道与涂抹喷头402连接处设置弹性件407，从而实现管道与涂抹喷头402的自适应摆动及复位效果，在本实施例中所述弹性件407为波纹管，在其他实施例中，也可以是其他具有弹性的管道。
51.参照图9-11所示，所述随动结构403包括连接结构4032、滑动结构4034和支撑结构4033，所述连接结构4032用于与喷头组件4连接；所述滑动结构4034用于在所述喷头组件4涂抹时，沿涂抹面滑动；所述支撑结构4033用于将所述连接结构4032与滑动结构连接，在一些实施例中，还可以设置调节机构4031，所述调节机构4031用于调节所述随动结构403与涂
抹面之间的距离，由于所述随动结构403与涂抹面之间的距离决定了所述涂抹喷头402的喷涂厚度，因此设置调节机构4031可以根据实际需求调节所述随动结构403与涂抹面之间的距离，从而改变所述涂抹喷头402的喷涂厚度。在本实施例中，所述随动结构403设置有两个，具体的，所述调节机构4031为可沿所述涂抹喷头402的侧面滑动的调节板，所述连接结构4032为固定件，具体为螺钉，当然也可以是螺钉以外的其他固定件，所述支撑结构4033为夹轮板，所述滑动结构4034为滚轮，所述滚轮旋转连接于所述夹轮板中，所述夹轮板通过螺钉固定于所述调节板上，所述调节板上设置有滑槽，经过滑动改变好调节板与涂抹喷头402的位置后，通过螺钉穿过所述滑槽将所述调节板固定在涂抹喷头402的侧面上，当需要调节涂抹喷头402到涂抹面的距离时，松动螺钉将所述调节板沿滑槽滑动，从而调节涂抹喷头402到涂抹面的距离，改变喷涂厚度。具体的，所述滚轮距离喷头组件4越远，则所述喷头组件4喷涂时距离喷涂面越高，则涂抹越厚；反之则涂抹越薄。
52.当涂抹面为倾斜的地面时，所述喷头组件4喷涂时，所述随动结构403的滚轮沿所述喷涂面滚动，所述喷头组件4中距离倾斜的涂抹面近的一侧随动结构403受到作用力，从而推动所述摆动座303向该侧摆动，此时该侧的弹性管收缩，以使所述涂抹喷头402的涂抹口与倾斜的涂抹面保持水平，实现均匀地涂抹。
53.在喷头组件4喷涂时，所述涂抹面上存在凸出或凹陷的区域时，随动结构403受到所述涂抹面的作用力，使得所述浮动装置304，即气缸带动所述摆动座303上下浮动实现自适应调节。
54.本发明还涉及一种铺砖机器人，包括铺砖机、驱动组件和流质体涂抹装置，所述驱动组件用于带动所述流质体涂抹装置相对于铺砖机向三维坐标方向移动，以用于控制所述流质体涂抹装置涂抹的面积。
55.在本实施例中，参阅图1-6所示，所述驱动组件包括x轴组件1、y轴组件2和z轴组件3，设定喷头组件4横向移动的方向为x轴，设定喷头组件4纵向移动的方向为y轴，设定喷头组件4垂直于水平面方向为z轴，所述x轴组件1用于驱动摆动座303和喷头组件4沿x轴方向做直线运动；所述y轴组件2与x轴组件1连接，用于驱动摆动座303和喷头组件4沿y轴方向做直线运动：所述z轴组件3与y轴组件2连接，用于驱动摆动座303和喷头组件4沿z轴方向做直线运动；其中，所述y轴组件2与x轴组件1连接处设置有x轴关节106，以使所述y轴组件2可沿x轴关节106旋转折叠至与x轴组件1平行，可实现y轴组件2的折叠效果，在收纳时节省空间的占用。
56.具体的，所述x轴组件1包括x轴基板101、第一电机103、第一同步机构104和x轴滑台105，所述x轴基板101沿x轴方向安装有第一导轨102；所述第一同步机构104安装于x轴基板101上，所述第一电机103用于驱动第一同步机构104；所述x轴滑台105安装于第一导轨102的滑块上，且在所述第一同步机构104带动下沿所述第一导轨102在x轴方向做直线运动，实现涂抹喷头402在x轴方向上的移动。所述y轴组件2包括y轴基板201、第二电机203、第二同步机构204和y轴滑台205，所述y轴基板201沿y轴方向安装有第二导轨202；所述第二同步机构204安装于y轴基板201上；所述第二电机203用于驱动第二同步机构204；所述y轴滑台205安装于第二导轨202的滑块上，且在所述第二同步机构204带动下沿所述第二导轨202在y轴方向做直线运动，实现涂抹喷头402在y轴方向上的移动。
57.更为详细的，所述第一同步机构104和第二同步机构204均包括一条首尾连接的同
步带5和用于支撑同步带5旋转的两个同步轮6，所述同步带5绕设与两个同步轮6之间，所述第一电机103和第二电机203的输出端设置有用于驱动同步带5转动的驱动轮，所述驱动轮将同步带5贴合压入另外两个同步轮6之间，以用于提高同步带5与驱动轮之间的驱动效果，避免打滑，所述同步带5可带动滑块在各自的滑轨上做往复运动，能够实现较高精准度的运动控制，同时反馈信号给电控系统，配合拖链使得涂抹喷头402在x轴或y轴方向上的移动，在现有技术中，拖链广泛应用于数控机床，并驱动机器做水平方向的往复运动，因此在本技术中，拖链不做重复描述；
58.在其他实施例中，所述x轴组件1和y轴组件2可以更换为其他结构，用于实现涂抹喷头402在一个平面内的自由移动即可，本发明不作具体限制与约束。
59.所述z轴组件3包括：z轴基座301和第三电机302，所述z轴基座301安装于y轴滑台205上，所述y轴滑台205沿y轴基板201滑动，所述第三电机302的输出端用于驱动z轴基座301沿z轴做直线运动，所述浮动装置304为气缸，所述气缸与z轴基座301连接，所述摆动座303安装于气缸上，以用于为z轴基座301提供上下浮动的空间；所述第三电机302可控气缸整体沿z轴移动，从而实现摆动座303在z轴方向的移动。实现涂抹喷头402在z轴方向上的移动，完成涂抹与非涂抹状态。
60.需要说明的是，在本实施例1中，所述第一电机103、第二电机203和第三电机302为伺服电机。
61.所述铺砖机器人还包括流体介质输送管405、夹管阀404和水泥管支架107，所述流体介质输送管405用于连接所述喷头组件4上的三个弹性管，所述夹管阀404位于流体介质输送管405中，保证流质体的稳定涂抹，出料均匀不堵塞。所述水泥管支架107用于为流体介质输送管405提供支撑力，可将较长的流体介质输送管405进行支撑，避免流体介质输送管405因水泥重力压弯。
62.所述铺砖机器人还包括机器视觉识别装置、电控装置、底盘、泵送装置、转运装置、二次定位装置，所述视觉识别装置安装在铺砖机上，通过铺砖机来控制识别位置，所述电控装置、铺砖装置及泵送装置都安装在底盘上，通过底盘保证机器人整体的移动，所述视觉识别装置包括激光和相机等，可以实现测距以及识别位置功能。泵送装置搅拌流质体并且通过流体介质输送管405泵送到涂抹组件中，保证流质体的供给。在完成涂抹之后，铺砖装置取砖并且将砖块放到相应位置，由于铺砖机器人为现有技术，本技术仅对于其相关的工作部件及原理进行描述，对其具体的结构及原理不做赘述。
63.本实施例1中涂抹装置的工作过程如下：
64.通过铺砖机器人的电控装置为第一电机103、第二电机203和第三电机302供电，所述第一电机103通过第一同步机构104带动涂抹装置在x轴方向上移动，所述第二电机203通过第二同步机构204带动涂抹装置在y轴方向上移动，从而实现对涂抹装置在平面内的移动，所述第三电机302控制涂抹装置在z上移动，用于实现涂抹装置的涂抹状态与抬起状态的更换调节。
65.参照图7-8所示，以x轴基板101安装y轴组件2一侧为涂抹装置的前方，铺砖机器人位于涂抹装置的后方，机器人开始涂抹工作之前，所述涂抹装置处于最右侧位置，避免干涉机械手配合视觉识别装置工作。当开始涂抹工作，地面涂抹装置先移动到最左侧位置，此时所述第三电机302控制涂抹装置在涂抹状态，然后向右移动到设定的长度，移动过程中所述
随动结构403与地面贴合滚动，摆动座303略向左倾斜，均匀水平的涂抹。然后所述第三电机302控制涂抹装置在抬起状态，所述涂抹装置移动到第二道涂抹开始位置，此时所述第三电机302控制涂抹装置在涂抹状态，再次向右移动相同距离，以此往复，当结束涂抹动作之后，涂抹装置回到原始的最右侧位置。
66.在本实施例1中，所述涂抹喷头402的尺寸根据需要的宽度来设计，可以通过驱动涂抹喷头402运动的距离来控制一道涂抹长度，在结束一道涂抹后涂抹喷头402根据识别的位置及设定的相应涂抹面积进行下一道，从而实现大面积的、精确的涂抹面积控制，在连续两道涂抹之后涂抹喷头402回到初始位置。可以根据需要移动到相邻位置继续进行涂抹工作，实现一次性更大面积的涂抹工作。
67.涂抹过程中，所述随动结构403保证基本涂抹厚度为随动装置滚轮4034与地面之间的距离，当地面不平整时或倾斜时，气缸使得涂抹喷头402可以上下浮动，而摆动座303使得涂抹喷头402可以有一定角度的转动，两者相结合保证涂抹喷头402能适应地面的复杂情况。
68.涂抹装置工作时，所述铺砖机器人通过相机确定涂抹每次的开始位置，然后所述泵送装置将水泥浆送到涂抹装置进行涂抹。在涂抹完成后，通过铺砖装置的机械手从砖库中取砖，并将砖放置在相应的涂抹好水泥浆的位置上，完成铺砖动作。
69.综上所述，本发明提供的一种流质体涂抹装置及铺砖机器人具有如下技术效果：
70.1.通过设置随动结构403，保证了喷头组件4喷涂水泥的基本厚度，当地面倾斜时，所述随动结构403受地面的作用力将所述喷涂装置4相对于摆动座303倾斜摆动，从而贴合地面滑动，使得喷头组件4整体基本与涂抹面保持平行且高于地面一定距离，从而实现倾斜面的均匀涂抹；
71.2.通过设置浮动装置304和随动结构403，保证了喷头组件4喷涂水泥时的自适应浮动，在地面不平整时，所述随动结构403受地面影响，所述浮动装置304可以带动喷头组件4上下浮动，从而实现喷头组件4工作时的稳定性；
72.3.通过在喷头组件4上设置牵拉件406，限制了喷头组件4相对于摆动座303的摆动范围，有效避免摆动过大导致的喷头组件4故障问题；
73.4.通过在随动结构403上设置调节机构4031，可用于调节喷头组件4与涂抹面之间的距离，从而控制喷头组件4对涂抹面的涂抹厚度；
74.5.通过设置驱动组件，精准控制喷头组件4喷涂水泥的长度与宽度，从而实现大面积的精确的涂抹面积控制；
75.6.通过在流体介质输送管405内设置夹管阀404，可控制水泥出料，避免局部堆积的现象，能够较好地配合移动实现涂抹动作。
76.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。