一种智能水泥砂浆找平机器人的制作方法

本发明属于自动化机器人技术领域，更具体地说，涉及一种智能水泥砂浆找平机器人。

背景技术：

当前室内装潢中，在铺设地砖时，需要在浇筑好的地基上铺设一层砂浆，然后将砂浆找平，最后在平整的砂浆上贴地砖或瓷砖。施工过程中，一般由瓦工采用手动工具进行施工，施工工人将搅拌好的砂浆倒在地面上，然后利用瓦刀、铁锹等工具将砂浆铺平。这种砂浆铺平的方式操作起来繁琐，铺设后的砂浆层不够平整，而且施工现场由于砂浆造成脏乱，工作效率低，工人劳动强度大。

为了解决上述的问题，经检索，中国专利申请号201210082349.5，公开日：2012年7月18日，公开一种水泥摊平系统，包括水泥摊平机，在水泥摊平机上设有加料口和出料口，在出料口后方，设有一摊平装置，所述水泥摊平系统，还包括校准仪，与水泥摊平机相分离，发射校准光信号；接收仪，与水泥摊平机相连，接收校准仪发送的光信号，判断与校准仪的垂直相对高度是否改变，读取并输出改变值；控制器，与接收仪电连接，输入接收仪输出的改变值，制定并输出控制指令；调节装置，通过传动装置与摊平装置连接，接收控制器的控制指令，调节摊平装置对地垂直高度且调整大小等于改变值。中国专利申请号201410531041.3，公开日：2016年5月11日的专利文件，公开一种摊铺机，包括料斗和料槽，料斗的出料口与料槽相对以使料斗内的物料输送到料槽内，料槽内安装有螺旋分料装置，螺旋分料装置将进入料槽内的物料分摊在整个料槽内，摊铺机还包括：料位检测器，料位检测器设置在料槽内的与料斗的出口相对应的位置，检测料槽内的与料斗的出口相对应的位置的物料高度；控制装置，控制装置与料位检测器信号连接，且控制装置与螺旋分料装置通讯连接，控制装置接收料位检测器所检测到的高度信号并根据高度信号控制螺旋分料装置的运行。中国专利申请号201720325476.1，公开日2017年12月26日的专利文件，公开了一种水泥砂浆摊铺机及其弹性膜摊铺单元，包括上料料斗、智能小车、输料刮板器、螺旋分料器、熨平系统和弹性膜摊铺单元，水泥砂浆经上料料斗和输料刮板器输送到地面上，由螺旋分料器进行摊铺布料，然后由熨平系统对地面上的水泥砂浆进行熨平压实，最后利用弹性膜摊铺单元在水泥表面摊铺一层弹性膜和细物料，完成地面水泥的摊铺。

该发明中的摊铺机可以防止出现摊铺机摊铺出的路面密实度不一致或有空洞的情况。但是该发明中大摊铺机只能对水泥砂浆进行铺开，并不能实现水泥砂浆的自动化摊铺。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有的摊铺机无法实现水泥砂浆的自动化摊铺的问题，本发明提供一种智能水泥砂浆找平机器人，可以对水泥砂浆进行铺开的同时，对水泥砂浆进行磨平，实现水泥砂浆摊铺工作的自动化，降低劳动强度，提高工作效率。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种智能水泥砂浆找平机器人，包括：

支撑件，其包括底盘，所述底盘内置有容纳槽，并承载整体机器人的重量；

控制单元，其包括一plc电器柜，所述plc电器柜置于所述的底盘上；

驱动单元，其包括驱动电机、主动轮、从动轮、行走皮带及主动轴，所述驱动电机置于所述容纳槽内，驱动电机的输出轴与主动轴连接，主动轮和从动轮依次前后安装在底盘上，主动轮与主动轴连接，行走皮带绕设在主动轮和从动轮上；

找平单元，其包括安装座、磨头、转动电机、摆臂电机、调节工作台、调节电机、大臂、小臂、第一连杆及同步连杆，所述大臂、小臂相对第一连杆及同步连杆为对称结构，大臂的上端与同步连杆铰接，下端与安装座铰接，第一连杆与大臂和小臂均铰接，所述摆臂电机设置在所述容纳槽内，摆臂电机与小臂的下端连接，所述安装座与大臂固定，安装座内设有丝杠，调节工作台与丝杠配合，调节电机与丝杆连接，转动电机连接磨头并固定在所述调节工作台上；

信号传输单元，其包括激光发射器以及与激光发射器相匹配的激光接收器，所述激光接收器设置在所述安装座上。

于本发明一种可能的实施方式中，所述安装座为箱式结构，其上开设有若干通孔，所述磨头通过转轴穿过通孔与转动电机连接，驱动磨头转动。

于本发明一种可能的实施方式中，所述大臂两端均开设有连接孔，对应的同步连杆、安装座上均设有连接耳与连接孔实现铰接。

于本发明一种可能的实施方式中，所述驱动单元还包括张紧轮和张紧连杆，张紧轮安装在主动轮的斜上方，张紧连杆一端固定在底盘上，另一端与张紧轮连接，行走皮带绕设在张紧轮上。

于本发明一种可能的实施方式中，还包括转向单元，所述转向单元包括支撑板、顶升电缸、回转支承及回转电机，顶升电缸的伸缩杆下端连接支撑板，不使用时，支撑板与行走皮带处于同一平面内；顶升电缸的上端与回转支承套接，所述底盘与回转支承固定，回转电机置于回转支承一侧，且通过齿轮驱动回转支承转动。

于本发明一种可能的实施方式中，所述驱动单元还包括辅助轮，所述辅助轮与从动轮结构一致，辅助轮安装在从动轮与主动轮之间，且与所述底盘转动连接。

于本发明一种可能的实施方式中，所述主动轮的直径大于从动轮的直径。

于本发明一种可能的实施方式中，所述支撑板为圆形板，其面积应足够大，确保设备顶起后重量不至于压迫水泥面导致水泥下限。。

于本发明一种可能的实施方式中，所述行走皮带采用平皮带，在提供足够摩擦力的同时尽可能保护已做好的水泥地面。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的智能水泥砂浆找平机器人，在合适位置安放激光发射器，在房间某处人工制作一平米的基准面，并将机器人放置基准面上，基准面外撒一定厚度水泥砂浆，通过激光接收器调节磨头的高度，磨头通过转动电机做旋转运动，对水泥砂浆起到磨平作用，地面磨平的误差小，平整度高，同时可以有效地减少人工，降低了人工成本，提高了工作效率；

(2)本发明的智能水泥砂浆找平机器人，通过设置张紧轮和张紧连杆，使得行走皮带始终处于张紧状态，避免出现皮带松弛的情况，减少水泥砂浆因皮带的松弛堆叠的问题。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例的智能水泥砂浆找平机器人的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的智能水泥砂浆找平机器人的一种使用状态图；

图3为本发明实施例的智能水泥砂浆找平机器人的局部剖视图；

图4为图1的a部剖视放大图；

图5为本发明实施例的智能水泥砂浆找平机器人的磨头结构示意图；

图6为本发明实施例的智能水泥砂浆找平机器人的驱动单元结构示意图；

图7为本发明实施例的智能水泥砂浆找平机器人的转向单元结构示意图。

图中标记说明：

100、支撑件；110、底盘；111、容纳槽；

200、控制单元；210、plc电器柜；

300、驱动单元；310、驱动电机；320、主动轮；330、从动轮；340、行走皮带；350、主动轴；360、张紧轮；370、张紧连杆；380、辅助轮；

400、找平单元；410、安装座；411、丝杠；4420、磨头；430、转动电机；440、摆臂电机；450、调节工作台；451、调节电机；460、大臂；470、小臂；480、第一连杆；490、同步连杆；

500、信号传输单元；510、激光发射器；520、激光接收器；

600、转向单元；610、支撑板；620、顶升电缸；630、回转支承；640、回转电机。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

如图1至图7所示，本实施例的智能水泥砂浆找平机器人，包括支撑件100、控制单元200、驱动单元300、找平单元400和信号传输单元500。

在本实施例中，所述支撑件100用于承载整个机器人的重量的部件，其包括底盘110，所述底盘110内置有容纳槽111，底盘110优选的材质为轻质金属，例如铝合金等等，具有一定的强度，且质量轻。

本发明的目的是设计一款能够自动行走且铺设磨平水泥砂浆的机器人，因此，可以利用控制器实现，控制单元200包括一plc电器柜210，所述plc电器柜210置于所述的底盘110上，plc电器柜210具有多个端口，用于连接外置的电器设备，同时plc电器柜210上设置有开关，以及继电器模组，进而可以实现该机器人的多个动作，该plc电器柜210可以通过线缆连接220v电源，也可以设计为可充电电池供电方式。

此外，如图1和图6所示，该机器人的驱动单元300包括驱动电机310、主动轮320、从动轮330、行走皮带340、主动轴350、张紧轮360和张紧连杆370，所述主动轮320的直径大于从动轮330的直径，所述驱动电机310可以为伺服电机、舵机或直流电机，该电机置于所述容纳槽111内，驱动电机310与主动轴350通过同步带连接，主动轮320和从动轮330依次前后安装在底盘110上，主动轮320与主动轴350连接，行走皮带340绕设在主动轮320和从动轮330上，行走皮带340在摊铺好水泥砂浆的地面上，一方面提高了整个机器人的稳定性，另一方面减少机器人移动留下的印痕。

如图2和图3所示，找平单元400包括安装座410、磨头420、转动电机430(伺服电机)、摆臂电机440(伺服电机)、调节工作台450、调节电机451(伺服电机)、大臂460、小臂470、第一连杆480及同步连杆490，所述大臂460、小臂470相对第一连杆480及同步连杆490为对称结构，大臂460的上端与同步连杆490铰接，下端与安装座410铰接，第一连杆480与大臂460和小臂470均铰接，所述摆臂电机440设置在所述容纳槽111内，摆臂电机440与小臂470的下端连接，所述安装座410与大臂460固定，安装座410内设有丝杠411，调节工作台450与丝杠411配合，调节电机451与丝杆连接，转动电机430连接磨头420并固定在所述调节工作台450上。

磨头420的结构为现有的设计，本实施例未做出结构的改变。

在图1中，信号传输单元500包括激光发射器510以及与激光发射器510相匹配的激光接收器520，激光发射器510和激光接收器520均由市场购买，具体的型号为博世牌发射器和接收器，但不限于上述的型号，能够实现该功能的均可，所述激光接收器520设置在所述安装座410上。使用时，设备放在做好的水泥地面上，确保磨头下底面正好与水泥地面齐平(误差1mm以内)，以此时激光接收器高度为基准高度，调节激光发射器位置至合适高度。设备在后期工作中始终以此位置作为基准，调节磨头高度，保证水泥面平整度。本文中如有其它地方的相关描述请一并调整激光发射器510放置在基准面上，设定基准高度后，向激光接收器520发送信号，当激光接收器520接收到信号后，确定需要磨平的高度，调节电机451工作，将磨头420的高度调整至所需高度，本实施例中使用的是丝杠411，在磨头420工作过程中，通过调节电机451的抱闸功能，磨头420的高度稳定，基本不会产生晃动，保证了水泥砂浆磨平的一致性。

考虑到机器人为定向移动，在具体使用时，机器人的磨平宽度为1m，长度根据场地决定，必要时，在底盘110的前端设置有光纤传感器，利用光纤传感器探测周围障碍物，避免碰撞。机器人横向摊铺完成，利用转向单元600进行转向，如图7所示，该转向单元600包括支撑板610、顶升电缸620、回转支承630及回转电机640(伺服电机)，所述支撑板610为圆形板，其直径略小于底盘110的宽度，顶升电缸620的伸缩杆下端连接支撑板610，不使用时，支撑板610与行走皮带340处于同一平面内；顶升电缸620的上端与回转支承630套接，所述底盘110与回转支承630固定，回转电机640置于回转支承630一侧，且通过齿轮驱动回转支承630转动。

本实施例的驱动电机310、转动电机430、摆臂电机440、调节电机451、激光发射器510、激光接收器520和回转电机640、顶升电缸620均与plc电器柜210电气连接。

在图6中，整个机器人的行走完全依靠行走皮带340，而行走皮带340由于热胀冷缩以及外力作用，行走皮带340容易出现打滑现象，因此，需要对行走皮带340进行张紧，张紧轮360安装在主动轮320的斜上方，张紧连杆370一端固定在底盘110上，另一端与张紧轮360连接，行走皮带340绕设在张紧轮360上，行走皮带340不会出现松弛问题，行走自如。

此外，如图6所示，机器人的行走皮带340具有一定的长度，一般设计为50cm，在从动轮330与主动轮320之间安装辅助轮380，所述辅助轮380与从动轮330结构一致，且与所述底盘110转动连接，避免行走皮带340在行走时出现晃动。

该机器人的具体使用过程如下：

1)在合适位置安放激光发射器510，在房间某处人工制作一平米的基准面，并将机器人放置在基准面上，基准面外撒一定厚度砂浆；

2)启动机器人，激光接收器520接收激光发射器510的信号，plc电器柜210控制调节电机451调整磨头420的高度至设定高度；

3)然后plc电器柜210打开转动电机430使磨头420旋转对地面水泥砂浆进行磨平；

4)开启摆臂电机440，带动小臂470摆动，因两个大臂460由第一连杆480、同步连杆490构成平行四边形，小臂470与同步连杆490铰接，当小臂470以铰点a顺时针摆动时，带动大臂460以大臂460和小臂470之间的铰点(铰点为b)逆时针摆动,如小臂470逆时针摆动，则反之。如图2所示，正常摆动幅度为一米；且在遇到障碍物时可随时回摆，避开障碍物，实现柔性工作(伺服电机的效果)；

5)主动轮320旋转带动行走皮带340行走，大臂460从一侧摆动至另一侧，主动轮320转动走75mm；

6)当机器人行走到需要转弯位置时，车子停止，顶升电缸620伸出推动支撑板610使机器人抬起40mm，回转电机640使得机器人旋转90°或者其它任意角度，顶升电缸620(20)带动支撑板610缩回底盘110；

7)重复以上步骤，直至整个地面磨平。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。