一种智能型多功能喷涂钻孔机器人及方法与流程

本发明涉及建筑工程，具体涉及一种智能型多功能喷涂钻孔机器人，同时还涉及一种智能型多功能喷涂钻孔方法。

背景技术：

1、现有建筑施工中的喷涂作业与钻孔作业通常是由人工手持施工设备进行现场施工，人工施工相对较慢，影响整体施工进度且施工效果受操作人员技能水平、体力等因素影响，质量可能不稳定，同时喷涂和钻孔作业存在一定的安全风险，如操作不当可能导致事故,长时间的体力劳动容易导致工人疲劳和职业病。使用智能的建筑机器人进行施工一是机器人可以快速完成作业，大幅提升施工进度，二是机器人具备高度的操作精度，能保证喷涂和钻孔质量一致，三是减少人工操作，降低了作业人员的安全风险，同时智能机器人可在复杂的环境或高危区域进行作业，扩大了施工的灵活性，也可以实时监测施工过程，并反馈数据，便于管理和调整。因此需要一种智能型多功能喷涂钻孔机器人及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智能型多功能喷涂钻孔机器人，可通过主机体上的升降侧施工部分对较低的侧墙面、天花板、地面进行施工，通过旋转顶施工部分对较高的天花板或者施工区域进行大范围循环施工，具体施工方式类似三维打印机，分别覆盖侧面的矩形区域与顶面的矩形区域，实现喷涂钻孔施工的智能化与自动化，大幅节省施工时间，人力物力，提高效率及施工质量。

2、本发明的另一个目的在于提供了一种智能型多功能喷涂钻孔方法，可直接应用在现有喷涂钻孔施工中，通过三级的升降架机构对侧墙面进行施工，原本缩为一个升降架高度的机构可以通过卷扬机、主从拉绳机构迅速伸展为三个升降架高的施工机构，使其施工覆盖范围变为原本一个矩形区域的三倍，有效提高施工覆盖范围，同时能够更好应对不同高度的施工需要，而旋转顶施工部分通过较高的合金架配合顶施工电动推杆安装套可以直接伸出两倍合金架高度进行施工，其更好的匹配了天花板或者较高空间的施工需要，有效扩展了机器人应用场景。

3、为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种智能型多功能喷涂钻孔机器人，包括作为主体的主机体部分，还包括：

4、升降侧施工部分，设于所述主机体部分前侧，包括升降架，所述升降架上设有至少两根轨道，每一根轨道上各设有至少一个喷涂钻孔单元，同一根轨道上设有的喷涂钻孔单元为同向安装，上下轨道上设有的喷涂钻孔单元为同向、反向或相向的安装，用于实现连续循环施工、整个侧墙上至顶面下至底面的大范围覆盖施工以及小区域快捷施工；

5、旋转顶施工部分，设于所述主机体部分中部，包括能绕所述主机体部分转动的旋转架体以及设于所述旋转架体上能左右前后上下移动的施工座/施工机构安装座，所述施工座用于安装顶施工激光测距仪和顶施工电钻/喷涂枪，所述施工机构安装座用于安装喷涂钻孔单元，用于覆盖整个天花板或较高空间的喷涂钻孔施工。

6、可选地，所述升降架包括安装于主机体部分上从下至上依次连接的一级升降架、二级升降架与三级升降架，所述一级升降架、二级升降架以及三级升降架均由两个竖向合金杆和一根横向的升降横杆连接而成，所述升降横杆位于两个竖向合金杆的后方，并未直接插于两个竖向合金杆中间；

7、所述二级升降架与三级升降架具有的两个竖向合金杆间距依次缩短，使得所述二级升降架具有的竖向合金杆外壁与一级升降架具有的竖向合金杆内壁接触，所述二级升降架具有的竖向合金杆内壁与三级升降架具有的竖向合金杆外壁接触；

8、所述二级升降架以及三级升降架具有的两个竖向合金杆底部设有一根横杆，所述横杆与两个竖向合金杆处于同一平面；所述一级升降架与二级升降架具有的竖向合金杆靠近顶部的外表面均设有一个向内的升降限位滑轮，所述升降限位滑轮向外延伸并将滚轮面与内侧的二级升降架、三级升降架具有的竖向合金杆表面接触，使所述二级升降架、三级升降架分别能够在一级升降架、二级升降架具有的升降横杆与升降限位滑轮的共同作用下实现水平限位。

9、进一步地，还包括用于使所述升降架实现竖向升降的卷扬机机构，所述卷扬机机构包括设于所述主机体部分上的卷扬机、设于所述一级升降架与二级升降架之间的主动拉绳机构以及设于所述二级升降架与三级升降架之间的从动拉绳机构，所述主动拉绳机构包括一级升降架具有的升降横杆下表面中部设有的吊环、二级升降架底部横杆上表面中部设有的吊环，以及将其连接起来的拉绳，拉绳从所述卷扬机伸出穿过一级升降架的升降横杆下表面中部吊环并通过吊钩与二级升降架底部的横杆上表面中部的吊环连接固定；

10、所述从动拉绳机构包括在一级升降架具有的升降横杆中部两侧设置的开孔、二级升降架具有的升降横杆下表面中部两侧设置的吊环、三级升降架底部横杆中部两侧设置的吊环，以及将其连接起来的固定拉绳，拉绳一端通过一级升降架的升降横杆中部两侧设置的开孔完成固定，另一端穿过二级升降架的升降横杆下表面中部两侧设置的吊环并与三级升降架底部横杆中部两侧设置的吊环通过吊钩连接；

11、当所述卷扬机拉动一级升降架、二级升降架之间产生高度差时，所述二级升降架、三级升降架之间的高度差也会同步变化，使得整个升降架伸展距离翻倍，三级升降架能够升至最高处，缩回时可缩至最底端的主机体部分上。

12、进一步地，所述三级升降架顶部的升降横杆和底部的横杆外表面均设有侧施工轨道，所述侧施工轨道通过电动小车安装有喷涂钻孔单元；

13、所述喷涂钻孔单元具有的施工机构安装座通过电动小车安装于侧施工轨道上，所述施工机构安装座下表面设有第一舵机，所述第一舵机的输出轴穿过所述施工机构安装座与位于上方的第一旋转座连接，所述第一旋转座上从下至上依次连接有第一电动推杆、第二舵机、第二电动推杆、第三舵机、第二旋转座；

14、所述第一电动推杆、第二电动推杆、第三舵机为竖直面朝向，所述第二舵机为水平面朝向；所述第二旋转座上设有两个施工构件夹持座，所述施工构件夹持座上夹持有电钻与喷涂枪。

15、进一步地，所述第二旋转座上还设有若干激光测距仪，用于监测整个喷涂钻孔单元与施工表面的距离，进而调整施工角度与方向。

16、可选地，所述旋转架体包括由一个安装于主机体部分中后侧的旋转底座构成底盘，所述旋转底座下设有一个液压转盘，所述旋转底座上设有两根第一横杆，所述第一横杆左右两侧末端上表面设有两根轨道纵杆，所述轨道纵杆向主机体部分后方延伸出一定杆长，所述轨道纵杆上表面上设有顶施工第一轨道；

17、所述轨道纵杆在靠近主机体部分四角下部各设有一个辅助支撑座，所述辅助支撑座下表面设有若干向下的牛眼滚珠，所述辅助支撑座上还设有竖直朝向的顶施工竖杆，所述辅助支撑座在两条轨道纵杆之间还设有第二横杆；所述轨道纵杆、第二横杆、顶施工竖杆互相连接；

18、所述顶施工竖杆顶端设有与轨道纵杆相同的上轨道纵杆，所述上轨道纵杆的杆长、轨道长度均与下方的轨道纵杆匹配，所述上轨道纵杆的左右末端设有第二横杆进行稳定，在所述顶施工竖杆与上轨道纵杆之间还设有斜杆；

19、上下的所述顶施工第一轨道之间还设有顶施工单元。

20、进一步地，所述顶施工单元由通过电动小车安装于顶施工第一轨道上的顶施工第二轨道安装座构成底盘，所述顶施工第二轨道安装座上安装有一个与其相同的安装座；左右两块顶施工第二轨道安装座上表面设有两条顶施工第二轨道，位于下方的顶施工第二轨道上通过电动小车连接有一个下安装座，位于上方的顶施工第二轨道上通过电动小车连接有一个上稳定座；所述下安装座为实心矩形板，所述上稳定座中部设有矩形开口，大小与顶施工电动推杆安装套截面积匹配，所述顶施工电动推杆安装套上方插入上稳定座中，下方安装于下安装座上；

21、所述顶施工电动推杆安装套内部设有一根竖直向上的顶施工电动推杆。

22、进一步地，所述顶施工电动推杆的输出轴安装有一旋转电机，所述旋转电机的输出轴安装有一施工座，所述施工座上设有顶施工激光测距仪和顶施工电钻/喷涂枪。

23、进一步地，所述顶施工电动推杆上通过施工机构安装座安装有喷涂钻孔单元。

24、相应地，本发明还要求保护一种智能型多功能喷涂钻孔方法，采用前述的智能型多功能喷涂钻孔机器人，包括以下步骤：

25、s1、侧面施工：当需要进行墙侧面的施工时，机器人移动到施工地点附近，将升降侧施工部分对准施工墙面，此时的升降侧施工部分为完全缩回状态，根据实际施工情况确定好施工高度，通过卷扬机拉动主动拉绳机构，一级升降架、二级升降架被拉出高度差，同时二级升降架、三级升降架在从动拉绳机构作用下被同步拉出高度差，当主动拉绳机构拉至二级升降架下方横杆上吊环与一级升降架的升降横杆下方吊环同高时整个升降侧施工部分完全展开，三级升降架升至最高处，此时若在墙面靠近顶端施工，采用三级升降架上部的喷涂钻孔单元进行施工，当在墙面中部施工时调整一级升降架、二级升降架、三级升降架相对高度进而配合三级升降架下部的喷涂钻孔单元进行施工，当在进行墙面下部的施工时缩回整个一级升降架、二级升降架、三级升降架，利用三级升降架下部的喷涂钻孔单元进行施工；

26、s2、顶面施工：当需要进行天花板或者较高空间的喷涂钻孔施工时，机器人移动至施工区域，使得旋转顶施工部分位于施工范围内，根据实际情况调整液压转盘转动带动整个架体旋转，辅助支撑座下的牛眼滚珠在主机体部分上表面旋转分担受力，同时旋转架体向外延伸的区域可以被转至机体左右侧或者斜侧，根据施工位置调整电动小车在顶施工第一轨道、顶施工第二轨道上的位置，控制顶施工电动推杆安装套内的顶施工电动推杆伸出其上施工座，通过顶施工激光测距仪监测顶施工电钻与施工面的距离，待到合适距离后可以启动电钻进行钻孔，当进行喷涂作业时实时监测喷涂厚度进而监控施工质量，对于不同的区域采取对应的喷涂策略，包括凹槽较多则喷涂更多涂料，或通过替换的喷涂钻孔单元进行施工；

27、s3、喷涂钻孔单元作业：控制喷涂钻孔单元移动至施工区域附近后，通过激光测距仪监测与墙面的距离，进而配合第一舵机、第二舵机、第三舵机调整该单元三维朝向，使电钻或喷涂枪对准施工区域，再配合第一电动推杆、第二电动推杆使其接近墙面最终进行钻孔或者喷涂施工。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

29、1、本发明设计的机器人将其主机体分为两部分，前侧的升降侧施工部分和中后侧的旋转顶施工部分可以分别应对不同的施工场景需要，当面对墙面、地面等大部分较低的施工场景时均可采用升降侧施工部分进行施工，其也可以进行较大程度的高度调节，而对于天花板或其他较高的顶面(如隧道内部)施工时，则可以直接采用旋转顶施工部分进行施工，其不仅可以向上延伸出较大高度进而覆盖更多施工区域，同时因其上合金架本就覆盖一定的矩形施工范围，配合旋转后进一步增加施工的灵活性，使得覆盖面由矩形扩大为一整个圆形区域，有效提高施工效率与扩展机器人应用场景。

30、2、本发明设计的升降侧施工部分直接安装于主机体前侧，仅占用较小的水平面积即可完成安设，同时其在垂直空间上可以压缩至一级升降架的高度，待施工时通过其上的主从拉绳机构配合卷扬机最终可以拉伸出三个一级升降架的高度，同时配合其三级升降架上的侧施工轨道，根据实际情况增改该架上的横杆数目、轨道数目、喷涂钻孔单元数目，进而覆盖应用整个矩形的施工空间，其上至天花板下至地面均可触及，应用范围较大，且其上喷涂钻孔单元的上下朝向安装可以任意组合，包括同向、反向、相向安装，可以应对如连续循环施工、大范围覆盖施工、小区域快捷施工等多种工况。

31、3、本发明设计的喷涂钻孔单元通过第一舵机、第二舵机、第三舵机调整该施工机构的三维朝向，再由第一电动推杆、第二电动推杆调整该机构与施工区域的距离，配合激光测距仪实时监测，再由第二旋转座上的电钻、喷涂枪对墙面进行施工，有效提高施工的自动化程度，节省人力物力，减少人为施工误差同时保证施工质量。

32、4、本发明设计的旋转顶施工部分直接安装于主机体中后侧，通常情况下其上的施工架体较长侧与机体同向，较好的收敛，减少占地面积，当需要施工时，则可以迅速通过液压转盘控制架体展开，进而旋转覆盖一个近似圆形的施工范围，对机体左右侧、斜侧也可以良好的覆盖施工，而其上设计的顶施工第一、第二轨道相互配合，加上上下两组轨道单元互相配合，下安装座配合上稳定座，使得带有施工设备的顶施工电动推杆能够在顶施工电动推杆安装套中被任意移动，稳定的来到最接近施工地点的位置进行伸缩施工，类似三维打印机板的在机体附近施工，因架体较高，配合其较长的电动推杆，使得该旋转顶施工部分可以伸出两倍架体的高度进行施工，极大增加了机器人的施工应用范围，增加灵活性。