一种建筑墙面施工机器人行走引导装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及需要对定位位置有精确要求的移动装置，尤其涉及到一种建筑墙面施工机器人行走引导装置及方法。
【背景技术】
[0002]建筑墙面施工机器人在进行建筑墙面抹灰施工时，要不断在施工区域内移动并且保持与所施工墙面有一定的精确距离，需要一种有效的方法和装置来保证定位精度。现有很多方法通过测量底盘中履带驱动电机的旋转来测量行走的距离，实际应用过程中由于双侧履带的差异和行走过程中的打滑会带来较大的测量误差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种建筑墙面施工机器人行走引导装置及方法，采用外部激光源、光电开关和采样处理装置来实现建筑墙面施工机器人行走和固定位置的精确定位。
[0004]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0005]一种建筑墙面施工机器人行走引导装置，建筑墙面施工机器人两侧均设有履带行走装置，履带行走装置连接电机，所述履带行走装置所支撑的底盘上设有光电开关组合，所述光电开关组合与控制器连接，控制器与驱动器连接，驱动器驱动电机运作；所述建筑墙面施工机器人行走的前方或后方设有水平和垂直激光发射器，所述水平和垂直激光发射器发出的光线形成墙面施工所需的垂直基准面和水平基准面。
[0006]所述光电开关组合只设置在建筑墙面施工机器人履带行走装置支撑的底盘的一侧。
[0007]优选的，所述建筑墙面施工机器人两侧的履带行走装置所支撑的底盘两侧均设有光电开关组合。
[0008]所述光电开关组合包括多个光电开关，施工机器人行走过程中以其中一个光电开关为基准中心点，其余光电开关沿该中心点两侧或上下均匀布设。
[0009]所述控制器为PLC或MCU。
[0010]一种建筑墙面施工机器人行走引导方法，包括以下步骤:
[0011](I)在建筑墙面施工区域放置水平和垂直激光发射器，该水平和垂直激光发射器发出的光线形成垂直基准面和水平基准面；
[0012](2)垂直基准面照射到建筑墙面施工机器人履带行走装置上的光电开关组合后，形成建筑墙面施工机器人位置的开关量信号，光电开关组合将该开关量信号传输给控制器;
[0013](3)控制器根据接收到的开关量信号，并与中心点的光电开关位置的开关量信号相比较，若建筑墙面施工机器人行走过程中发生偏离，控制器控制驱动器调节驱动电机运行速度，从而带动履带行走装置进行行走过程中位置的调整，实现建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位。
[0014]所述步骤(3)中对建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位的具体步骤为:在建筑墙面施工机器人未行走前，根据施工要求调整水平和垂直激光发射器，使得发出的垂直基准面为建筑墙面施工机器人行走过程中的参考面，行走过程中始终保持垂直基准面与设定的中心点的光电开关重合时，基准激光面始终照射到基准光电开关上，该光电开关的检测信号输出到控制器，控制器不动作；
[0015]如果建筑墙面施工机器人行走过程中发生偏离，垂直基准面照射发出的激光照射到左侧或右侧光电开关时，左侧或者右侧光电开关输出检测信号到控制器，控制器根据上述信号控制驱动器调节驱动电机运行速度，从而带动履带行走装置进行行走过程中位置的调整，保证施工前所设定的垂直基准面始终与中心点的光电开关位置重合，从而实现建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位。
[0016]本发明的有益效果为:
[0017]本发明采用外部激光源、光电开关和采样处理装置来实现行走和固定位置的精确定位；在施工区域放置激光发射器，生成水平和垂直激光面，并在机器人两侧安装光电开关组合，检测行走中位置信号，控制器通过驱动器控制机器人两侧的行走电机，保证其按照引导激光面行走并精确定位；本发明结构简单，行走及定位过程完全实现直线引导，行走速度和定位效率较高。
【附图说明】
[0018]图1为本发明建筑墙面施工机器人行走引导装置的示意图；
[0019]图中，I为水平和垂直激光发射器，2为垂直基准面，3为水平基准面，4为光电开关组合，5为控制器，6为左侧驱动器，7为左侧电机，8为右侧驱动器，9为右侧电机，10为建筑墙面施工机器人，11为履带行走装置。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0021]如图1所示，建筑墙面施工机器人行走引导装置，在在施工区域根据墙面施工要求放置水平和垂直激光反射器1，该发射器根据具体需要形成垂直基准面2和水平基准面3。建筑墙面施工机器人10两侧均设有履带行走装置11，左侧履带行走装置连接左侧电机7，右侧履带行走装置连接右侧电机9，安装于建筑墙面施工机器人一侧或两侧履带行走装置11上的光电开关组合4形成建筑墙面施工机器人行走过程中的位置信号，在实际应用中光电开关组合能够根据需要调整数量，比如可以是3个、4个、5个等更多个形成排列组合，光电开关组合包括多个光电开关，定义光电开关组合中中间的某个光电开关为中心点，比如选择B或C为中心点。光电开关组合4与控制器5连接，控制器5与左侧驱动器6和右侧驱动器8连接，左侧驱动器6和右侧驱动器8分别驱动左侧电机7和右侧电机9运作；控制器5可以是可编程逻辑器件(PLC)或微处理器(MCU)。
[0022]建筑墙面施工机器人行走引导方法，包括以下步骤:
[0023](I)在建筑墙面施工区域放置水平和垂直激光发射器1，该水平和垂直激光发射器I发出的光线形成垂直基准面2和水平基准面3 ;
[0024](2)垂直基准面2照射到建筑墙面施工机器人10履带行走装置11上的光电开关组合4后，形成建筑墙面施工机器人11位置的开关量信号，光电开关组合4将该开关量信号传输给控制器5 ;
[0025](3)在建筑墙面施工机器人未行走前，施工人员根据施工要求调整激光发射器，使得发出的垂直基准面为墙面施工机器人行走过程中的参考面，行走过程中始终保持垂直基准面始终与设定的光电开关组合中的基准参考光电开关中心重合时，基准激光面始终照射到基准光电开关上，该光电开关的检测信号输出到后续的控制器，控制器认定为行走中与参考位置重合。
[0026]如果行走过程中发生偏离，基准激光面照射发出的激光偏离参考位置而照射到左侧或右侧光电开关时，受到激光脉冲照射的左侧或者右侧光电开关将输出检测信号，左侧或右侧偏置信号输入到控制器，行走机构控制器根据上述信号控制驱动器调节驱动电机运行速度，从而带动履带行走装置进行行走过程中位置的调整，保证施工前所设定的垂直基准面始终与光电开关组合中的基准参考光电开关中心重合，从而实现建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位。
[0027]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种建筑墙面施工机器人行走引导装置，建筑墙面施工机器人两侧均设有履带行走装置，履带行走装置连接电机，其特征是，所述履带行走装置所支撑的底盘上设有光电开关组合，所述光电开关组合与控制器连接，控制器与驱动器连接，驱动器驱动电机运作；所述建筑墙面施工机器人行走的前方或后方设有水平和垂直激光发射器，所述水平和垂直激光发射器发出的光线形成墙面施工所需的垂直基准面和水平基准面。
2.如权利要求1所述的建筑墙面施工机器人行走引导装置，其特征是，所述光电开关组合只设置在建筑墙面施工机器人履带行走装置支撑的底盘的一侧。
3.如权利要求1所述的建筑墙面施工机器人行走引导装置，其特征是，所述建筑墙面施工机器人两侧的履带行走装置所支撑的底盘两侧均设有光电开关组合。
4.如权利要求1所述的建筑墙面施工机器人行走引导装置，其特征是，所述光电开关组合包括多个光电开关，建筑墙面施工机器人行走过程中以其中一个光电开关为基准中心点，其余光电开关沿该中心点两侧或上下均匀布设。
5.如权利要求1所述的建筑墙面施工机器人行走引导装置，其特征是，所述控制器为PLC 或 MCU0
6.一种建筑墙面施工机器人行走引导方法，其特征是，包括以下步骤: (1)在建筑墙面施工区域放置水平和垂直激光发射器，该水平和垂直激光发射器发出的光线形成垂直基准面和水平基准面； (2)垂直基准面照射到建筑墙面施工机器人履带行走装置上的光电开关组合后，形成建筑墙面施工机器人位置的开关量信号，光电开关组合将该开关量信号传输给控制器； (3)控制器根据接收到的开关量信号，并与中心点的光电开关位置的开关量信号相比较，若建筑墙面施工机器人行走过程中发生偏离，控制器控制驱动器调节驱动电机运行速度，从而带动履带行走装置进行行走过程中位置的调整，实现建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位。
7.如权利要求6所述的建筑墙面施工机器人行走引导方法，其特征是，所述步骤(3)中对建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位的具体步骤为: 在建筑墙面施工机器人未行走前，根据施工要求调整水平和垂直激光发射器，使得发出的垂直基准面为建筑墙面施工机器人行走过程中的参考面，行走过程中始终保持垂直基准面与设定的中心点的光电开关重合时，基准激光面始终照射到基准光电开关上，该光电开关的检测信号输出到控制器，控制器不动作； 如果建筑墙面施工机器人行走过程中发生偏离，垂直基准面照射发出的激光照射到左侧或右侧光电开关时，左侧或者右侧光电开关输出检测信号到控制器，控制器根据上述信号控制驱动器调节驱动电机运行速度，从而带动履带行走装置进行行走过程中位置的调整，保证施工前所设定的垂直基准面始终与中心点的光电开关位置重合，从而实现建筑墙面施工机器人与施工墙面的精确定位。
【专利摘要】本发明公开了一种建筑墙面施工机器人行走引导装置及方法，建筑墙面施工机器人两侧均设有履带行走装置，履带行走装置连接电机，履带行走装置所支撑的底盘上设有光电开关组合，光电开关组合与控制器连接，控制器与驱动器连接，驱动器驱动电机运作；建筑墙面施工机器人行走的前方或后方设有水平和垂直激光发射器。在施工区域放置激光发射器，生成水平和垂直激光面，并在机器人两侧安装光电开关组合，检测行走中位置信号，控制器通过驱动器控制机器人两侧的行走电机，保证其按照引导激光面行走并精确定位；结构简单，行走及定位过程完全实现直线引导，行走速度和定位效率较高。
【IPC分类】E04F21-08
【公开号】CN104831912
【申请号】CN201510283273
【发明人】周广旭, 王平来, 李小伟, 王知学
【申请人】山东省科学院自动化研究所
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月28日