喷涂机器人的制作方法

本申请涉及自动机械领域，更具体地，涉及一种能够自动执行喷涂操作的喷涂机器人。

背景技术：

当前，在空气治理、房屋墙面粉刷、室内外一定范围的定向消毒等施工过程中，需要由工人手持喷枪或刷子向作业表面(如墙面、天花板或地面等)喷涂作业介质。例如，在楼宇建筑施工中，由工人手持喷枪向作业表面喷涂建筑涂料或者使用排刷向作业表面涂刷建筑材料；在室内空气治理施工中，由工人手持喷枪向作业表面喷施光触媒；在室内消毒除菌中，由工人手持喷枪或喷壶向作业表面喷施消毒液。

然而，建筑材料、光触媒和消毒液等介质通常对人体有害。虽然喷涂的工人可以佩戴防护用具来进行防护，但是防护用具的规格以及工人是否恰当使用都会对防护效果产生影响，不能完全避免对人体的伤害。此外，由工人人工施工还存在着效率低下、个体施工水平对施工效果影响大从而容易造成重喷或漏喷，以及介质浪费等缺点。

技术实现要素：

针对上述问题中的至少一个，本申请提供了一种喷涂机器人，其能够代替工人进行喷涂作业，从具有喷涂效率高，避免介质浪费等特点。

具体地，本申请的喷涂机器人包括本体和工作臂，所述本体包括行走机构和控制机构；所述工作臂为杆状并且安装在所述本体上，所述工作臂上具有按预定间隔分布的多个作业端，所述多个作业端用于对作业表面进行喷涂或者涂刷作业，所述控制机构被配置为控制所述行走机构行走以使得所述工作臂平行于所述作业表面移动。

在一些实施例中，所述多个作业端等间隔地分布于所述工作臂上。

在一些实施例中，所述多个作业端不等间隔地分布于所述工作臂上，且距离所述本体越远的作业端之间的间隔越小。

在一些实施例中，所述工作臂包括通过弯折机构连接的第一部分和第二部分，所述弯折机构可控制所述第二部分相对于所述第一部分旋转特定角度。

在一些实施例中，所述弯折机构可控制所述第二部分相对于所述第一部分旋转以使得所述第一部分的作业端和所述第二部分的作业端可分别对同一作业表面的不同部分进行喷涂或涂刷作业。

在一些实施例中，所述弯折机构可控制所述第二部分相对于所述第一部分旋转以使得所述第一部分的作业端和所述第二部分的作业端可分别对第一作业表面和第二作业表面进行喷涂或涂刷作业。

在一些实施例中，所述弯折机构包括旋转轴和驱动部件，所述驱动部件驱动所述第二部分围绕所述旋转轴旋转从而相对所述第一部分旋转特定角度。

在一些实施例中，所述驱动部件为第一电动缸，所述第一电动缸的缸体安装在所述第一部分上，所述第一电动缸的丝杆另一端与所述第二部分连接，所述第一电动缸的丝杆可伸缩以带动所述第二部分围绕所述旋转轴相对于所述第一部分旋转。

在一些实施例中，所述驱动部件为伺服电机，所述伺服电机固定安装于所述第一部分上，所述伺服电机的输出轴耦接到所述旋转轴以控制所述第二部分围绕所述旋转轴相对于所述第一部分旋转。

在一些实施例中，所述多个作业端中的每个作业端包括作业喷头，所述作业喷头用于向所述作业表面上的对应作业区域喷涂作业介质。

在一些实施例中，所述工作臂上设置介质通道，所述本体上设置用于存储所述作业介质的介质箱，所述作业喷头经由所述介质通道与所述介质箱流体连通，并且所述本体还包括介质泵，所述介质泵用于向所述介质箱中的作业介质施加压力，以将所述作业介质泵送至所述作业喷头并经由所述作业喷头喷出。

在一些实施例中，所述多个作业端中的每个作业端还包括设置于所述作业喷头与所述介质通道之间的作业阀，所述每个作业阀可被独立控制地打开或关闭以开始或者停止喷涂作业。

在一些实施例中，所述多个作业端中的每个作业端包括作业刷，所述作业刷耦接到所述控制机构，并且在所述控制机构的控制下对所述作业表面上的对应作业区域进行涂刷作业。

在一些实施例中，所述每个作业刷可被所述控制机构独立地控制以实施或者停止涂刷作业。

在一些实施例中，所述喷涂机器人还包括连接所述工作臂和所述本体的起升机构，所述起升机构可控制所述工作臂的抬起或放下。

在一些实施例中，所述起升机构包括第二电动缸，所述第二电动缸的缸体安装于所述本体上，所述第二电动缸的丝杆经由转轴连接于所述工作臂，并且所述第二电动缸的丝杆可以伸缩以带动所述工作臂抬起或放下。

在一些实施例中，所述起升机构包括舵机，所述舵机固定安装于所述本体上，所述舵机的输出轴通过法兰与所述工作臂连接以带动所述工作臂抬起或放下。

在一些实施例中，所述本体的前表面安装有用于感测所述本体的前表面与其前方物体或平面之间的距离的第一距离传感器。

在一些实施例中，所述本体的侧表面安装有用于感测所述喷涂机器人与所述作业表面之间的距离的第二距离传感器，所述控制机构基于所述感测的距离调整所述行走机构的行走以使得所述作业端与所述作业表面之间保持预设工作距离。

在一些实施例中，所述本体还包括耦接到控制机构的无线控制模块，所述无线控制模块可通过无线方式与远程控制器连接，所述远程控制器可通过所述无线控制模块向所述控制机构发送指令以对所述喷涂机器人进行远程控制。

利用本申请的喷涂机器人，能够自动执行喷涂操作，避免当前需要工人在喷涂现场手工操作对工人健康带来的伤害，并且喷涂更加均匀快速，避免介质浪费，避免了由于工人个人施工水平低下对施工效果的影响。

以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1示出了根据本申请实施例的一种喷涂机器人的前视图；

图2示出了根据本申请实施例的喷涂机器人的俯视图；

图3示出了根据本申请实施例的喷涂机器人处于一种工作状态时的侧视图；以及

图4示出了根据本申请实施例的喷涂机器人处于另一种工作状态时的侧视图。

具体实施方式

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本申请的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

图1示出了根据本申请实施例的一种喷涂机器人1的前视图。图2示出了根据本申请实施例的喷涂机器人1的俯视图。图3示出了根据本申请实施例的喷涂机器人1处于一种工作状态时的侧视图。图4示出了根据本申请实施例的喷涂机器人1处于另一种工作状态时的侧视图。在图1至图4中，相同的标号指示相同的元素。以下结合图1至图4对根据本申请的喷涂机器人进行描述。

如图1至4中所示，喷涂机器人1可以包括本体10和工作臂20。本体10可以包括行走机构12(图中未示出)和控制机构14(如图3所示)。在一些实施例中，行走机构12可以包括驱动轮122和用于驱动驱动轮122的驱动电机(图中未示出)。驱动电机可以在控制机构14的控制下驱动驱动轮122实现不同的运动方式，例如前进、后退、转向等，还可以控制驱动轮122刹车或驻车等。在一些实施例中，行走机构12还可以包括至少一个从动轮124，其在驱动轮122的带动下行进。在一种实施例中，从动轮124可以是至少一个万向轮。一方面，从动轮124可以协助驱动轮122支撑主体10，另一方面，从动轮124可以在主动轮122的带动下灵活转向。在图1所示的实施例中，将驱动轮122显示为位于主体10上、沿着主体10行进方向的前方，将从动轮124显示为位于驱动轮122后方。然而本领域技术人员可以理解，本申请并不局限于此，驱动轮122和从动轮124可以以任何已知的或未来开发的方式布置。

如图1中所示，工作臂20为杆状的并且安装在本体10上。工作臂20上具有按预定间隔分布的多个作业端22，用于对作业表面30进行喷涂或者涂刷作业。控制机构14可以被配置为控制行走机构12行走以使得工作臂20平行于作业表面30移动，以便工作臂20上的多个作业端22对作业表面30实施喷涂或者涂刷作业。

在一些实施例中，如图3和4中所示，工作臂20可以包括通过弯折机构24连接的第一部分26和第二部分28。弯折机构24可以控制第二部分26相对于第一部分28旋转特定角度。作为两个具体实例，图3和图4分别示出了在弯折机构24控制下第一部分26和第二部分28成一条直线和互相垂直的情况。

在一些实施例中，弯折机构24通过控制第二部分28相对于第一部分26旋转使得第一部分26和第二部分28成一条直线，可以使得第一部分26的作业端22和第二部分28的作业端22分别对同一作业表面30的不同部分进行喷涂或涂刷作业。如图3中所示，在作业表面30整体为基本上平坦的表面的情况下，整个工作臂20上的作业端22可以都用于对该作业表面30的不同作业区域进行喷涂或涂刷作业。

在另一些实施例中，弯折机构24通过控制第二部分28相对于第一部分26旋转使得第一部分26和第二部分28具有一定夹角，可以使得第一部分26的作业端22和第二部分28的作业端22分别对具有一定夹角的两个作业表面，例如第一作业表面32和第二作业表面34，进行喷涂或涂刷作业。如图4中所示，整个作业表面30包括基本上垂直的作业表面32(如墙壁)和作业表面34(如天花板)。在这种情况下，弯折机构24可以控制第二部分28相对于第一部分26旋转使得第一部分26和第二部分28互相垂直，以使得第一部分26和第二部分28可分别对作业表面32和作业表面34进行作业。对于这种情况，本申请所指的工作臂20平行于作业表面30移动，是指工作臂20的第一部分26和第二部分28分别平行于各自的作业表面移动，即第一部分26平行于第一作业表面32移动，第二部分28平行于第二作业表面34移动。

图3和图4分别示出了第一部分26和第二部分28成一条直线和互相垂直这两种特殊情况，然而本申请并不局限于此，在作业表面30具有其他轮廓的情况下，可以通过弯折机构24控制第二部分26相对于第一部分28旋转以适合于作业表面30的轮廓的其他特定角度。本领域技术人员可以理解，还可以使用多个弯折机构将作业臂的多个部分连接起来，从而实现更大范围的作业，或者使作业臂折叠后占有的空间更小，或者可以对具有多个平面的作业表面进行施工，等等。通过使用弯折机构，使得作业臂的长度和形状灵活多变，可以适合顶面、斜面和侧壁等一次性作业，减轻人力仰头施工劳动强度，也方便作业臂的折叠和收纳。

在一些实施例中，如图3中所示，弯折机构24可以包括旋转轴242和驱动部件244。驱动部件244耦接到控制机构14，可以在控制机构14的控制下驱动第二部分28围绕旋转轴242旋转从而相对于第一部分26旋转该特定角度。

在一种实施例中，驱动部件244可以是伺服电机(图中未示出)。伺服电机为一种将输入的电压信号转换为输出轴上的角速度或角位移的元件。伺服电机固定安装于第一部分26上，其输出轴耦接到旋转轴242以驱动工作臂20的第二部分28围绕旋转轴242相对于工作臂20的第一部分26旋转。

在另一种实施例中，驱动部件244可以是电动缸。电动缸是一种将螺旋运动转换为直线运动的元件，其包括伺服电机、缸体和丝杆，其中丝杆可伸缩地套接在缸体内，电动缸以电力作为直接动力源，采用伺服电机带动螺母(或丝杆)旋转，通过构件将螺旋运动转化为丝杆(或螺母)的直线运动。电动缸244的缸体2442安装在工作臂20的第一部分26上，其丝杆2444与工作臂20的第二部分28活动连接，电动缸244的丝杆2444可伸缩以带动第二部分28围绕旋转轴242相对于第一部分26旋转，如图3和图4中所示。

在一些实施例中，每个作业端22可以包括作业喷头，用于向作业表面30上的对应作业区域喷涂作业介质。在这种情况下，工作臂20上可以设置介质通道(图中未示出)，本体10上设置用于存储作业介质的介质箱16，作业喷头经由介质通道与介质箱16流体连通。在一些实施例中，介质通道可以独立设置在工作臂20外部，例如，可以是独立设置在工作臂20外部的软管。在另外一些实施例中，介质通道也可以位于工作臂20内，例如工作臂20可以具有空心管道，空心管道可以作为介质通道，工作臂20的第一部分26和第二部分28的空心管道之间可以通过柔性管道连接。此外，本体10还包括介质泵18，其用于向介质箱16中的作业介质施加压力，以将作业介质泵送至作业喷头并经由作业喷头喷出。介质箱16上还可以设置箱盖或进料口162，用于向介质箱16中补充作业介质。本申请中的作业介质可以为液体，例如光触媒、消毒液、油漆等等，也可以为气体，例如用于对作业表面进行烘干等目的的加热气体、或者用于与作业表面的物质进行化学反应的气体等等。

每个作业端22还可以包括设置于作业喷头与介质通道之间的作业阀222，作业阀222可被独立控制地打开或关闭以开始或者停止喷涂作业。例如，在作业阀222是电动控制阀的情况下，可以通过控制机构14统一或者分别地控制每个作业阀222以控制与其对应的作业喷头同时或者分别开始或停止作业。

在另一些实施例中，每个作业端22可以包括作业刷，其有线或无线地耦接到控制机构14，并且在控制机构14的控制下对作业表面30上的对应作业区域进行涂刷作业。在作业刷是电动控制作业刷的情况下，每个作业刷可被控制机构14独立地控制以开始或者停止涂刷作业。这里的涂刷作业可以是将作业刷靠近作业表面或接触作业表面以对作业表面进行清洁、平整等操作。

在一些实施例中，多个作业端22可以等间隔地分布于工作臂20上，如图1中所示。在这种情况下，不同作业端22在作业表面30的作业区域的宽度基本相同。

在另一些实施例中，多个作业端22可以不等间隔地分布于工作臂20上，并且距离本体10越远的作业端22之间的间隔越小。当作业端22以液体的作业介质(如涂料或消毒水等)对作业表面30进行喷涂时，由于作业介质需要从主体10泵送到每个作业端，因此离主体10越远的作业端22受到的泵送压力越小，从而其实际作业区域的宽度小于位于其下方的作业端22的作业区域的宽度。压力泵的压力越小，介质密度越高，这种现象越明显。对于这种情况，根据介质泵的压力和介质密度合理配置作业端22之间的间隔，使距离本体10越远的作业端22之间的间隔越小，能够使得各个作业端22喷涂到其在作业表面30上的作业区域的介质密度基本相同。

在一些实施例中，喷涂机器人1还包括连接工作臂20和本体10的起升机构11，用于控制工作臂20的抬起或放下。开始作业时，起升机构11控制工作臂20抬起，使工作臂20与地面呈预设的工作角度，例如垂直于地面；在作业过程中，起升机构11进一步支撑工作臂20使其保持稳定；作业完成后，起升机构11控制工作臂20放下以降低工作臂20的高度以减少对空间的占用，便于收纳或运输。

在一些实施例中，如图1中所示，起升机构11可以为电动缸，该电动缸的缸体112安装于本体10上，丝杆114经由转轴23连接于工作臂20。丝杆114可以伸缩以带动工作臂20抬起或放下。

在另外一些实施例中，起升机构11也可以为舵机，该舵机固定安装于本体10上，其输出轴通过法兰与工作臂20连接，通过舵机输出轴的旋转以带动工作臂20抬起或放下。

此外，在一些实施例中，本体10的前表面安装有至少一个第一距离传感器15，其用于感测本体10的前表面与其前方物体或平面之间的距离。第一距离传感器15可以采用超声波测距传感器、红外线测距传感器、激光测距传感器、磁性测距传感器、微波测距雷达等各种不同类型的距离传感器中的任一种，用于喷涂机器人1的安全驾驶和导航。

此外，在一些实施例中，本体10的侧表面安装有用于感测喷涂机器人1与作业表面30之间的距离的一个或多个第二距离传感器17。控制机构14可以基于第二距离传感器17感测的距离调整行走机构12的行走以使得作业端22与作业表面30之间保持预设工作距离。类似地，第二距离传感器17也可以采用超声波测距传感器、红外线测距传感器、激光测距传感器、磁性测距传感器、微波测距雷达等各种不同类型的距离传感器中的任一种，用于喷涂机器人1的巡边自动导航以及喷涂作业控制。

此外，如图2中所示，在一些实施例中，本体10还可以包括能源模块19，用于向喷涂机器人1提供行走和喷涂作业的能量供应。能源模块19例如可以是可充电的蓄电池。

控制机构14可以包括控制器和存储有可执行指令的存储器，该指令可被控制器执行，以控制喷涂机器人1的各部件，从而实现自动执行喷涂作业。此外，本体10还可以包括无线控制模块，该无线控制模块可通过无线方式与远程控制器连接，从而对喷涂机器人1进行远程作业控制。本体10还可以包括无线摄像头，其可通过无线方式将作业现场的视频传输到远程监控终端，从而可以实现远程作业监控和人工驾驶等功能。通过远程监控和操控，喷涂机器人1可以应用于有毒有害环境中进行作业，避免工人受到伤害的危险。

以上已详细描述了本申请的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

本技术领域的一般技术人员可以通过阅读说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措辞“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。