打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法与流程

本申请涉及建筑施工，特别是涉及用于打磨混凝土墙面的打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法。

背景技术：

1、在建筑施工中，混凝土墙面可能存在拼缝错台、涨模等现象，使得混凝土墙面不够平整，为了提高施工质量，保证墙面的平整度，往往需要对墙面进行打磨；目前最常见的打磨方式还是工人手持角磨机进行打磨，人工打磨的效果依赖工人的熟练度，打磨质量难以保证且打磨效率较低。

2、因此也出现了打磨机器人，将打磨头设置在机器人主体上，由机器人带动打磨头进行作业，一般打磨头具有磨盘，通过压力传感器检测磨盘与墙面的压力来判断打磨盘接触到墙壁，在打磨拼缝错台、涨模部位时磨盘各处受力不平衡，检测到压力时磨盘可能没有完全接触墙面，导致打磨深度没有到达理想的打磨平面，从而出现打磨不完全的情况；当打磨机器人出现故障而打磨掉钢筋保护层时，现有打磨头不能反馈打磨到钢筋的情况，从而不能及时停止打磨以保护钢筋和刀具。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种打磨头及具有该打磨头的打磨机器人，并提供一种基于该打磨机器人的墙面打磨方法，以解决拼缝错台、涨模部位打磨不完全的问题，以及打磨到钢筋后钢筋和刀具受损的问题。

2、一方面本申请提供了一种打磨头，包括：刀架，用于连接打磨机器人，所述刀架具有多个沿圆周均匀间隔分布的连接块，在所述连接块上设有直线滑槽；刀具组件，包括刀具和用于检测所述刀具的受力的波纹管压力传感器，所述波纹管压力传感器连接所述刀架，所述刀具固定连接于所述波纹管压力传感器且滑动安装于所述直线滑槽，所述直线滑槽的延伸方向与所述波纹管压力传感器所检测的力的方向相同；所述刀具组件设有多个，多个所述刀具组件与多个所述连接块一一对应连接。

3、作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述刀具与所述波纹管压力传感器通过调节螺杆进行连接，所述调节螺杆穿过所述波纹管压力传感器的安装通孔并通过分别位于所述安装通孔的上方和下方的两个锁定螺母锁附在所述波纹管压力传感器，所述刀具固定连接于所述调节螺杆下端。

4、作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述刀架还具有同轴设置的转轴及转盘，所述转轴的上端连接于打磨机器人，所述转轴的下端固定连接所述转盘，多个所述连接块沿所述转盘的周壁间隔分布。

5、作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述波纹管压力传感器具有电缆接头，所述电缆接头设置在所述转轴的上端，所述转轴的上端通过导电滑环连接打磨机器人从而所述电缆接头电连接于所述导电滑环。

6、作为本申请的打磨头的进一步的方案，所述刀具组件设有4个。

7、另一方面本申请提供了一种打磨机器人，包括机器人主体、直线驱动件、旋转驱动件及如上所述的打磨头，所述直线驱动件连接机器人主体，所述旋转驱动件连接所述直线驱动件的作用端，所述打磨头的刀架连接所述旋转驱动件的作用端；还包括控制器，所述控制器通信连接于所述机器人主体、所述直线驱动件、所述旋转驱动件及所有所述波纹管压力传感器。

8、作为本申请的打磨机器人的进一步的方案，所述机器人主体包括行车及机械臂机构，所述机械臂机构设置在所述行车上，所述直线驱动件连接所述机械臂机构的作用端，所述控制系统通信连接于所述行车及所述机械臂机构。

9、再一方面本申请提供了一种基于所述打磨机器人的墙面打磨方法，包括以下步骤：

10、s1、获取所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具接触到墙面而使所述波纹管压力传感器产生的第一次变化的压力值a1，在所述控制器中设置第一阈值a，所述第一阈值a等于所述压力值a1；

11、s2、所述控制器控制所述机器人主体调整姿态以使所述打磨头正对着墙面的拼缝错台，并使所述打磨头的刀具保持垂直于墙面；

12、s3、所述控制器控制所述直线驱动件及所述旋转驱动件启动，所述打磨头向墙面靠近；所述波纹管压力传感器实时检测并将检测的数据信息发送给所述控制器，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于等于所述第一阈值a，控制所述直线驱动件停止驱动；

13、s4、所述控制器控制所述机器人主体带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动。

14、作为本申请墙面打磨方法的进一步的方案，还包括以下步骤：

15、s5、所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动时，所述控制器根据所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于第一阈值a时，确定所述打磨头打磨到涨模部位；

16、s6、确定所述打磨头打磨到涨模部位后，所述控制器判断所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据是否皆大于第一阈值a，若是，控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动，否则继续带动所述打磨头沿竖直方向平行于墙面移动。

17、作为本申请墙面打磨方法的进一步的方案，还包括以下步骤：

18、s7、获取所述打磨头打磨预定深度的混凝土时所述波纹管压力传感器检测到的最大值b1，在所述控制器中设置第二阈值b，所述第二阈值b大于所述最大值b1；

19、s8、所述控制器根据任意一个所述波纹管压力传感器所检测的数据大于等于所述第二阈值b，确定所述打磨头打磨到钢筋，从而控制所述旋转驱动件停止驱动，同时控制所述机器人主体停止带动所述打磨头移动。

20、本申请技术方案的优点在于：打磨头应用于打磨机器人上，能使打磨机器人实现对墙面的自动打磨；打磨头通过设置沿圆周均匀间隔分布的多个刀具来替代磨盘，并用波纹管压力传感器检测刀具所受的压力，刀具接触墙面时受墙面的反作用力而沿直线滑槽微移，从而挤压波纹管压力传感器，从而检测到刀具所受的压力；将所述刀架转动并垂直于墙面直线移动时所述刀具接触到墙面而使所述波纹管压力传感器产生的第一次变化的压力值a1设置为第一阈值a，在打磨错台时打磨头垂直于墙面行进过程中能通过所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于等于第一阈值a来确定所有刀具均与墙面接触，从而确定刀具到达理想的打磨平面从而自动停止打磨头垂直于墙面行进，然后使打磨头沿竖直方向平行于墙面移动将拼缝错台打磨掉，解决了现有打磨头容易出现的打磨不完全的问题；在打磨头沿竖直方向平行于墙面移动的过程中，所有所述波纹管压力传感器同一时间检测的数据皆大于第一阈值a时，能确定所述打磨头打磨到涨模部位，从而将打磨机器人调整为打磨涨模的状态；在控制器中设置第二阈值b，第二阈值b大于打磨预定深度混凝土时波纹管压力传感器检测到的最大值b1，在打磨过程中若机器人主体出现故障而无法保证打磨头沿竖直方向平行于墙面移动，出现打磨头向墙内偏移的情况时就可能打磨到钢筋，控制器能根据任意一个所述波纹管压力传感器所检测的数据大于等于所述第二阈值b确定打磨头遇到了难以打磨的钢筋，从而自动停止打磨以保护钢筋和刀具，避免钢筋和刀具受到磨损。

技术特征：

1.一种打磨头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种打磨头，其特征在于，所述刀具与所述波纹管压力传感器通过调节螺杆进行连接，所述调节螺杆穿过所述波纹管压力传感器的安装通孔并通过分别位于所述安装通孔的上方和下方的两个锁定螺母锁附在所述波纹管压力传感器，所述刀具固定连接于所述调节螺杆下端。

3.根据权利要求2所述的一种打磨头，其特征在于，所述刀架还具有同轴设置的转轴及转盘，所述转轴的上端连接于打磨机器人，所述转轴的下端固定连接所述转盘，多个所述连接块沿所述转盘的周壁间隔分布。

4.根据权利要求3所述的一种打磨头，其特征在于，所述波纹管压力传感器具有电缆接头，所述电缆接头设置在所述转轴的上端，所述转轴的上端通过导电滑环连接打磨机器人从而所述电缆接头电连接于所述导电滑环。

5.根据权利要求1所述的一种打磨头，其特征在于，所述刀具组件设有4个。

6.一种打磨机器人，其特征在于，包括机器人主体、直线驱动件、旋转驱动件及如权利要求1至5任一项所述的打磨头，所述直线驱动件连接机器人主体，所述旋转驱动件连接所述直线驱动件的作用端，所述打磨头的刀架连接所述旋转驱动件的作用端；

7.根据权利要求6所述的一种打磨机器人，其特征在于，所述机器人主体包括行车及机械臂机构，所述机械臂机构设置在所述行车上，所述直线驱动件连接所述机械臂机构的作用端，所述控制系统通信连接于所述行车及所述机械臂机构。

8.一种基于权利要求6的打磨机器人的墙面打磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的墙面打磨方法，其特征在于，还包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的墙面打磨方法，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及一种打磨头、打磨机器人及墙面打磨方法，所述打磨头包括刀架和刀具组件，刀架连接打磨机器人，其具有多个沿圆周均匀间隔分布的连接块，在连接块上设有直线滑槽，所述刀具组件包括刀具和用于检测刀具的受力的波纹管压力传感器，波纹管压力传感器连接刀架，刀具固定连接于波纹管压力传感器且滑动安装于直线滑槽，直线滑槽的延伸方向与波纹管压力传感器所检测的力的方向相同，刀具组件设有多个，多个刀具组件与多个连接块一一对应连接；本申请打磨头应用于打磨机器人上，能够实现对墙面拼缝错台、涨模部分的自动打磨，解决现有打磨头打磨不完全的问题，能在打磨到钢筋时自动停止打磨以保护钢筋和刀具。

技术研发人员：宋嘉润,张昊骕,张松甫,严晗,陶瑜,吴亚东,宋宝仓,李金辉,裴彦军,王云磊,王津,史雅瑞
受保护的技术使用者：中铁建工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13