喷涂装置及喷涂机器人的制作方法

本发明涉及建筑机械技术领域，尤其涉及一种喷涂装置及喷涂机器人。

背景技术：

喷涂作为装修过程中的一个重要环节，其质量直接影响墙面的最终外观。目前喷涂的工艺步骤，主要由人工手动实现，分别是基层处理、批刮第一遍腻子、批刮第二遍腻子、打磨清扫、底漆喷涂或滚刷、面漆喷涂或滚刷。

喷涂行业具有下列几个特点：其一，市场需求量大；其二，生产效率低；其三，人工成本高；其四，喷涂质量要求高；其五，重复操作性强，适合实现作业设备智能化。

目前国内外针对室内喷涂开发的智能装备总体方案可归为两大类，一是采用直角坐标复合机构携带单喷嘴实现三至四自由度的喷涂作业；二是采用多自由度机械臂携带喷嘴实现空间任意位置的喷涂作业。但现有喷涂装备的喷嘴组件部分的结构固定，无法进行结构缩小变换，不能满足狭小空间的喷涂需求。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种能满足狭小空间的喷涂需求的喷涂装置。

本发明的另一个目的在于提出一种包括上述喷涂装置的喷涂机器人。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种喷涂装置，包括：

支架；

多个喷嘴，用于喷涂涂料，多个所述喷嘴设置在所述支架上；以及

翻折驱动机构，所述翻折驱动机构与所述支架连接，并能驱动所述支架折叠。

在一些实施例中，所述支架包括一个固定架和至少一个折叠架，所述折叠架与所述固定架铰接，每个所述折叠架上设置有至少一个所述喷嘴，所述翻折驱动机构能驱动所述折叠架以所述折叠架与所述固定架的铰接处为支点进行折叠。

在一些实施例中，每个所述折叠架上的所述喷嘴的出口方向与该折叠架相互垂直；和/或，每个所述喷嘴在对应的所述折叠架上的安装位置可调。

在一些实施例中，所述折叠架的数量为多个，多个所述折叠架关于所述固定架的中心线对称设置。

在一些实施例中，所述翻折驱动机构包括：

至少一个摆动杆，所述摆动杆与所述折叠架一一对应连接，且所述摆动杆能够弯折；以及

驱动件，所述驱动件的输出端与所述摆动杆连接，且所述驱动件的输出端能伸缩运动以使所述摆动杆弯折或者展开。

在一些实施例中，所述翻折驱动机构还包括连接件，所述连接件连接于所述驱动件的输出端，每个所述摆动杆的一端与所述连接件连接，另一端与对应的所述折叠架连接；所述驱动件的输出端能伸缩运动以带动所述连接件往复运动，以使所有所述摆动杆弯折或者展开。

在一些实施例中，每个所述摆动杆的一端与所述连接件铰接，另一端与对应的所述折叠架铰接。

在一些实施例中，所述支架还包括加长件，所述加长件的一端与所述固定架连接，另一端能与外部执行装置可拆卸连接；所述驱动件连接在所述加长件上，且所述驱动件的输出端的伸缩运动方向与所述加长件的长度方向平行。

在一些实施例中，每个所述喷嘴独立控制。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种喷涂机器人，包括：

可移动平台；

执行装置，所述执行装置安装在所述可移动平台上；以及

如上所述的喷涂装置，所述喷涂装置连接在所述执行装置上，所述执行装置能带动所述喷涂装置移动以调整所述喷涂装置的位置。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明喷涂装置通过在支架上设计多个喷嘴，且支架能在翻折驱动机构的驱动下折叠，从而在遇到狭小作业空间的情况下，可以将支架折叠以缩小支架的外形尺寸以便进入狭小作业空间，满足狭小空间的喷涂需求，达到灵活喷涂的效果。

本发明喷涂机器人包括上述的喷涂装置，实现了可根据待喷涂区域的空间大小进行灵活喷涂，达到更好的喷涂效果。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的喷涂装置的结构示意图；

图2为喷涂装置对立面墙进行喷涂的示意图；

图3为喷涂装置对立面墙左侧末端进行喷涂的示意图；

图4为喷涂装置对立面墙右侧末端进行喷涂的示意图；

图5为喷涂装置对立面阴角进行喷涂的示意图；

图6至图8为喷涂装置对狭小区域进行喷涂的示意图；

附图标号说明：

固定架11，折叠架12，加长件13，喷嘴20，摆动杆31，驱动件32，连接件33，执行装置100。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1所示，一实施例的喷涂装置包括支架、多个喷嘴20和翻折驱动机构，其中，喷嘴20用于喷涂涂料，多个喷嘴20设置在支架上；翻折驱动机构与支架连接，并能驱动支架折叠。

上述喷涂装置通过支架上设计多个喷嘴20，且支架能在翻折驱动机构的驱动下折叠，从而在遇到狭小作业空间的情况下，可以将支架折叠以缩小支架的外形尺寸以便进入狭小作业空间，满足狭小空间的喷涂需求，达到狭小空间等特殊区域灵活喷涂的效果，提高了喷涂装置的喷涂场景适应性和喷涂灵活性。

具体地，如图1所示，多个喷嘴20沿支架的长度方向排列，翻折驱动机构能驱动支架沿与支架宽度方向平行的轴线翻转折叠，折叠后缩小了支架的长度以便进入狭小作业空间，满足狭小空间的喷涂需求。

在一些实施例中，支架包括一个固定架11和至少一个折叠架12，折叠架12与固定架11铰接，支架和每个折叠架12上设置有至少一个喷嘴20，翻折驱动机构能驱动折叠架12以折叠架12与固定架11的铰接处为支点进行折叠。上述结构的支架采用可折叠形式，通过缩小支架外形尺寸达到狭小区域灵活喷涂效果。

可选地，折叠架12与固定架11之间可以通过铰接轴或者铰链进行铰接，铰接轴和铰链的中心轴线与支架的宽度方向平行，折叠架12可绕铰接轴或者铰链的中心轴线转动以实现折叠。

在一些实施例中，每个折叠架12上的喷嘴20的出口方向与该折叠架12相互垂直，从而使喷嘴20喷涂时涂料能正对喷涂作业面。在一些实施例中，折叠架12的数量为多个，多个折叠架12关于固定架11的中心线对称设置，有利于保持喷涂装置的整体平衡。

在一些实施例中，每个喷嘴20在对应的折叠架12上的安装位置可调，即喷嘴20间距灵活可调，以满足覆盖要求，提高喷涂效率。具体地，可以沿折叠架12的长度方向上设置一排用于安装喷嘴20的安装孔，通过调整喷嘴20在折叠架12长度方向上的固定位置，实现改变喷嘴20的安装位置，进而实现调整两个喷嘴20之间的间距；或者，也可以在折叠架12上设置用于安装喷嘴20的长条形孔，长条形孔的长度方向与折叠架12的长度方向相同，通过调整喷嘴20在长条形孔长度方向上的固定位置，实现改变喷嘴20的安装位置，进而实现调整两个喷嘴20之间的间距。

在一些实施例中，翻折驱动机构包括至少一个摆动杆31和驱动件32，其中，摆动杆31与折叠架12一一对应连接，且摆动杆31能够弯折；驱动件32的输出端与摆动杆31连接，且驱动件32的输出端能伸缩运动以使摆动杆31弯折或者展开。例如，结合图1和图5，在图1所示的状态下，当驱动件32的输出端回缩时通过摆动杆31带动折叠架12实现向后翻转90°，与固定架11呈垂直状态，折叠架12向后翻转90°后的结构如图5所示；在图5所示的状态下，当驱动件32的输出端伸出时通过摆动杆31带动折叠架12运动向前翻转90°，与固定架11呈平行状态，折叠架12向前翻转90°后的结构如图1所示。上述翻折驱动机构通过驱动件32的输出端伸缩运动驱动摆动杆31弯折或者展开，提高了喷嘴20喷涂角度调整的灵活性。

可以理解的是，通过控制驱动件32的输出端的伸缩长度可以调整折叠架12的翻转角度。可选地，驱动件32可以为但不限于为气缸、电动推杆、直线电机或液压推杆之类的直线驱动件32，具体可根据实际需求进行选择。

在一些实施例中，翻折驱动机构还包括连接件33，连接件33连接于驱动件32的输出端，每个摆动杆31的一端与连接件33连接，另一端与对应的折叠架12连接；驱动件32的输出端能伸缩运动以带动连接件33往复运动，以使所有摆动杆31同时弯折或者展开。通过上述设计可以实现通过一个驱动件32带动连接件33往复运动即可驱使所有摆动杆31同时弯折或者展开，实现一次性翻转多个折叠架12，简化了装置整体结构，降低成本。

在一些实施例中，每个摆动杆31的一端与连接件33铰接，另一端与对应的折叠架12铰接。通过设计上述的铰接结构，可以使摆动杆31的弯折和展开更顺畅，实现折叠架12的灵活翻转。

在一些实施例中，支架还包括加长件13，加长件13的一端与固定架11连接，另一端能与外部执行装置100可拆卸地连接；驱动件32连接在加长件13上，且驱动件32的输出端的伸缩运动方向与加长件13的长度方向平行。加长件13的设计可以增加整个喷涂装置的延伸长度，依靠加长件13可使喷嘴20抵达一些狭小区域进行喷涂，扩大了装置应用范围。

在一些实施例中，每个喷嘴20独立控制，每个喷嘴20均可以将涂料雾化后喷出。喷嘴20采用独立开闭控制策略，一方面可有效提高喷涂效率，提高喷涂作业覆盖率，降低机构动作复杂程度，提高设备整机可靠性；另一方面，由于每个喷嘴20独立控制，因此即使其中一个喷嘴20出故障了，其余的喷嘴20也能够继续工作，提高了喷涂装置进行喷涂工作的稳定性。在实际使用过程中，通过控制喷嘴20的组合策略可以实现有效喷幅多样化，可根据场景自主编排喷幅范围，降低运动机构的动作复杂程度，减少控制程序模块，提高运动可靠性，提高作业效率。

具体地，每个喷嘴20分别对应一个调节其开闭状态的电磁阀，所有喷嘴20对应的电磁阀分别独立控制，即每个喷嘴20分别对应一个电磁阀并由控制系统单独控制开闭状态，单-多喷嘴20模式可实时切换，喷涂作业时可根据实际需求来选择喷嘴20，提高了喷涂效率和灵活性，较传统单喷嘴20作业效率明显提升。例如，可以根据待喷涂作业面的大小来选择使用一个喷嘴20工作还是多个喷嘴20同时工作，当待喷涂作业面较小时可使用一个喷嘴20喷涂涂料，以避免涂料浪费，有效提高涂料利用率；当待喷涂作业面较大时，则可以同时使用多个喷嘴20进行喷涂涂料，以提高喷涂效率。又如，可以根据待喷涂作业面与喷嘴20的相对位置选择用哪一个喷嘴20来喷涂涂料，例如喷涂角落区域时，可选择相对靠近该角落区域的喷嘴20进行喷涂。

图1所示为本发明喷涂装置的优选实施例，在该优选实施例中，摆动杆31的数量为两个，支架包括一个固定架11和两个折叠架12，两个折叠架12关于固定架11的中心线对称设置，固定架11和两个折叠架12上分别设有一个喷嘴20，且固定架11上的喷嘴20的出口方向与该固定架11相互垂直，每个折叠架12上的喷嘴20的出口方向与该折叠架12相互垂直；其中一个摆动杆31的一端与其中一个折叠架12铰接，另一端与连接件33连接；另一个摆动杆31的一端与另一个折叠架12铰接，另一端与连接件33连接，连接件33连接于驱动件32的输出端。

图1所示喷涂装置可应用于多种不同的喷涂场景，举例说明如下：

如图2所示，当喷涂装置对大面积立面墙进行喷涂作业时，喷涂装置两侧空间无遮挡物，可同时打开两个折叠架12上的喷嘴20，固定架11上的喷嘴20保持关闭状态。经过实验测试，两个折叠架12上的喷嘴20间距为475mm时可实现理想的喷幅重叠效果，最大喷幅宽度可达950mm，显著提高大范围普通立面墙喷涂效率。

如图3所示，当喷涂装置喷涂到立面墙左侧末端时，因剩余空间有限，无法满足双喷嘴20同时打开条件，可单独打开最靠近立面墙左侧的折叠架12上的喷嘴20，实现最后剩余墙面的喷涂，最大喷幅宽度可达475mm。

如图4所示，当喷涂装置喷涂到立面墙右侧末端时，可单独打开最靠近立面墙右侧的折叠架12上的喷嘴20，实现最后剩余墙面的喷涂，最大喷幅宽度可达475mm。

如图5所示，当喷涂装置喷涂立面墙阴角时，将两个折叠架12向后翻转与固定架11成垂直状态，单独打开固定架11上喷嘴20实现阴角喷涂。此时支架的整体长度大幅缩小，喷涂装置可近距离对阴角实施喷涂作业，显著提高阴角喷涂工作效率和喷涂质量；同时喷涂装置两侧与墙面保持有充足的安全空间，此种作业模式同样适用于天花板阴角喷涂。

如图6至图8所示，当喷涂装置喷涂特殊狭小区域时，可搭配使用各喷嘴20实现全域喷涂，提高了特殊区域或狭小空间喷涂作业灵活性，进一步提高喷涂场景覆盖率。多样化喷嘴20控制策略，实现了喷幅多样化排列组合，可根据场景自主编排。喷涂装置的喷涂模式多样化可降低运动执行机构动作的复杂程度，减少整机控制程序模块，提高运动可靠性，提高作业效率和喷涂作业覆盖率。

一实施方式的喷涂机器人包括可移动平台、执行装置100以及上述的喷涂装置，喷涂装置连接在执行装置100上，执行装置100安装在可移动平台上，且执行装置100能带动喷涂装置移动以调整喷涂装置的位置。

本发明喷涂机器人通过上述的喷涂装置实现了可根据待喷涂区域的空间大小进行灵活喷涂，达到更好的喷涂效果；通过执行装置100可调整喷涂装置的位置，实现有效喷涂；通过可移动平台带动执行装置100和喷涂装置一同移动，可实现大范围作业。

可选地，可移动平台可以为agv(automatedguidedvehicle，自动导引运输车)，执执行装置100可以为但不限于为六自由度运动机构，优选六自由度运动机构，调整更灵活，并能提高喷嘴20到达目标喷涂区域的定位精度。在一些实施例中，执行装置100为六自由度机械臂，机械臂的末端通过法兰与喷涂装置的支架(具体为固定架)相连，通过该机六自由度械臂可带动喷涂装置到达空间内任意位置，实现有效喷涂。

进一步地，可以在可移动平台上设置定位与导航系统，该定位与导航系统能够根据地形构建地图或通过导入环境模型实现场景内特征点校核，并自动规划出作业运动路线，并且当规划路线上存在静态或动态障碍物时能实时更新路径，绕过障碍物，使整机移动到指定作业位置。

上述喷涂机器人的工作过程如下：定位与导航系统建图并自动规划出作业运动路径，当规划路线上存在静态或动态障碍物时实时更新路径，绕过障碍物，整机移动到达指定作业位置；根据作业场景自主制定喷嘴20装置喷涂策略及执行装置100动作方案，执行装置100带动喷嘴20装置实现指定区域的全覆盖喷涂作业。

需要说明的是，当一个部被称为“固定于”另一个部，它可以直接在另一个部上也可以存在居中的部。当一个部被认为是“连接”到另一个部，它可以是直接连接到另一个部或者可能同时存在居中部。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述，只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。