一种基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法与流程

本发明涉及建筑施工智能装备技术领域，特别是涉及一种基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法。

背景技术：

当前针对建筑施工以及后期维护主要以人工实施为主，对于有颜色的建筑外墙，需要定期喷涂涂料进行维护，以维持建筑的崭新面貌，现有的喷涂方式中，需要搭建脚手架以方便施工，或者需要人工悬吊进行作业，前者施工成本高，且对建筑内的正常生活会产生较大影响，后者施工人员的人身安全难以得到保障。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可对建筑外部进行自动作业，无需人工直接参与喷涂作业的基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法，所述智能喷涂机器人包括机器人本体、收放装置及控制器，所述收放装置包括用于驱动所述机器人本体进行升降运动的收放组件；所述收放装置还包括架体，所述架体能够相对于建筑进行可控横向平移；所述机器人本体包括移动座体、涂料箱与喷涂组件；

所述方法包括：

控制所述收放装置的收放组件运转，以使机器人本体在当前喷涂线路上升高或降低，同时控制所述喷涂组件从所述涂料箱汲取涂料并将涂料喷洒至建筑外墙上；

判断所述机器人本体是否到达当前喷涂线路的端点位置；

当所述机器人本体到达当前喷涂路线的端点位置，控制所述收放装置的架体横向平移一个步距。

进一步地，所述涂料箱内具备液位检测传感器，所述架体上安装有涂料总舱，所述涂料总舱下侧安装有第一对接体；所述涂料箱上端安装有第二对接体；所述方法还包括：

判断所述机器人本体是否处于下降的喷涂线路的高点位置；

当所述机器人本体处于下降的喷涂线路的高点位置，通过所述液位传感器获取涂料箱内的涂料余量值；

判断所述涂料余量值是否小于喷涂两路喷涂线路所需涂料量；

当所述涂料余量值小于两路喷涂线路所需涂料量，控制所述收放组件运转驱使所述机器人本体上升实现所述第一对接体与所述第二对接体的相互对接，以使得所述涂料总舱内的涂料流入所述涂料箱；

判断所述涂料余量值是否大于预设最大值；

当所述涂料余量值大于预设最大值，控制所述收放组件运转驱使所述机器人本体下降，以使得所述第一对接体与所述第二对接体脱离。

进一步地，所述涂料总舱内安装有余量检测传感器；

所述方法还包括：

通过所述余量检测传感器获取所述涂料总舱内涂料的余量值；

判断所述余量值是否小于预设最小值；

当所述余量值小于预设最小值，输出报警信号。

进一步地，所述机器人本体还包括防风组件；所述防风组件包括配重块、支架以及伸缩臂，所述支架相对于所述移动座体固定，所述伸缩臂置于所述支架与所述配重块之间；作业时，所述伸缩臂使所述配重块朝背离建筑外墙的方向远离所述移动座体；所述伸缩臂能够被所述控制器控制进行可控伸缩；所述机器人本体上还安装有风力监测传感器；

所述方法还包括：

通过所述风力监测传感器获取环境风速值；

通过所述液位传感器获取涂料箱内的涂料余量值；

根据所述环境风速值以及所述涂料余量值调节所述伸缩臂的伸缩量。

有益效果：本发明的基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法通过控制收放组件运转及架体进行横向平移，可使机器人本体在建筑外壁上自动沿波浪形轨迹进行喷涂作业，在优选的实施例中，控制器还可以根据涂料箱内涂料的余量值自动补充涂料，需要的人工干涉少，不需要人工直接参与，施工成本低且无人员风险。

附图说明

附图1为智能喷涂机器人的侧视结构图；

附图2为基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法的流程示意图；

附图3为智能喷涂机器人的立体结构图；

附图4为自动为涂料箱补充涂料的流程示意图；

附图5为机器人本体的第一视角结构图；

附图6为机器人本体的第二视角结构图；

附图7为第一对接体与第二对接体的组合结构图；

附图8为支撑组件的结构图；

附图9为主动伸缩单元的内部结构图。

图中：1-移动座体；2-涂料箱；21-第二对接体；211-第二对接座；211-1-进液孔；212-第二塞体；213-第二弹簧；214-伸出体；215-阻挡件；3-支撑组件；31-支撑轮；32-越障组件；33-组件架；331-分叉部；34-旋转伸缩臂；341-主动伸缩单元；341-1-第一座体；341-2-第一伸缩单元；342-从动伸缩单元；342-1-第二座体；342-2-第二伸缩单元；343-连杆；344-平动座；345-固定齿轮；346-从动齿轮；347-变速齿轮箱；348-伞齿轮组；349-驱动丝杠；35-同步驱动组件；351-双头丝杠；352-滑座；353-驱动电机；354-驱动杆；4-防风组件；41-配重块；42-支架；43-伸缩臂；5-喷涂组件；51-喷头座板；52-喷头；6-收放装置；61-收放电机；62-收放轮；63-收放绳；64-架体；65-涂料总舱；66-第一对接体；661-第一对接座；661-1-贯通孔；662-第一塞体；663-第一弹簧；664-滑套；665-第三弹簧；671-滑轨；672-齿条；673-滑块；674-齿轮；675-横移驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明之基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法由智能喷涂机器人的控制器实施，如附图1所示，所述智能喷涂机器人包括机器人本体、收放装置6及控制器，所述收放装置6包括用于驱动所述机器人本体进行升降运动的收放组件；所述收放装置6还包括架体64，所述架体64能够相对于建筑进行可控横向平移；所述机器人本体包括移动座体1、涂料箱2与喷涂组件5；如附图6所示，所述喷涂组件5包括喷头座板51，所述喷头座板51上设置有多排横向排布的喷头阵列，每一排喷头阵列均包括多个直线阵列的喷头52，且相邻两排所述喷头阵列的所述喷头52在纵向上错开设置。如此排布，可保证喷涂的均匀性。

如附图2所示，所述方法包括如下步骤a1-a3：

步骤a1，控制所述收放装置6的收放组件运转，以使机器人本体在当前喷涂线路上升高或降低，同时控制所述喷涂组件5从所述涂料箱2汲取涂料并将涂料喷洒至建筑外墙上；

步骤a2，判断所述机器人本体是否到达当前喷涂线路的端点位置，是则进入步骤a3；

步骤a3，控制所述收放装置6的架体64横向平移一个步距。

具体地，如附图3所示，建筑顶部固定有滑轨671与齿条672，所述架体64上安装有与所述滑轨671滑动配合的滑块673、与齿条672啮合的齿轮674以及与所述齿轮674驱动连接的横移驱动电机675，如此控制器通过控制所述横移驱动电机675运转可控制所述架体64相对于建筑作可控的横向平移运动。

优选地，所述涂料箱2内具备液位检测传感器，如附图3所示，所述架体64上安装有涂料总舱65，所述涂料总舱65下侧安装有第一对接体66；所述涂料箱2上端安装有第二对接体21；如附图4所示，所述方法还包括如下步骤b1-b3：

步骤b1，判断所述机器人本体是否处于下降的喷涂线路的高点位置，是则进入步骤b2；

步骤b2，通过所述液位传感器获取涂料箱2内的涂料余量值；

步骤b3，判断所述涂料余量值是否小于喷涂两路喷涂线路所需涂料量，是则进入步骤b4；

步骤b4，控制所述收放组件运转驱使所述机器人本体上升实现所述第一对接体66与所述第二对接体21的相互对接，以使得所述涂料总舱65内的涂料流入所述涂料箱2；

步骤b5，判断所述涂料余量值是否大于预设最大值，是则进入步骤b6；

步骤b6，控制所述收放组件运转驱使所述机器人本体下降，以使得所述第一对接体66与所述第二对接体21脱离。

通过上述步骤，工作人员只需定时对涂料总舱65内添加涂料即可，无需直接对涂料箱2添加涂料，可减少添加涂料的次数，也避免了直接对涂料箱2添加涂料的危险性。

具体地，如附图7所示，所述第一对接体66包括管状的第一对接座661，所述第一对接座661的上端封口，且其下端敞口，其上侧四周设有贯通孔661-1；所述第一对接座661由两段构成，其下段内的通孔的孔径小于上段内通孔的孔径；所述第一对接座661内安装有第一塞体662，所述第一塞体662由上、下两段构成，且其上、下两段的直径分别与第一对接座661内孔的上下两段的孔径契合；所述第一塞体662的上端与所述第一对接座661的上端之间设置有第一弹簧663；

所述第二对接体21包括管状的第二对接座211，所述第二对接座211的下端封口，且其上端敞口，其下侧四周设有进液孔211-1；所述第二对接座211由两段构成，其下段内的通孔的孔径大于上段内通孔的孔径；所述第二对接座211内安装有第二塞体212，所述第二塞体212由上、下两段构成，且其上、下两段的直径分别与第二对接座211内孔的上下两段的孔径契合；所述第二塞体212的上端与所述第二对接座211的上端之间设置有第二弹簧213；所述第二塞体212上端固定有伸出至所述第二对接座211之外且能够作用于所述第一塞体662的伸出体214。

所述第一弹簧663的刚度大于所述第二弹簧213的刚度；所述第二对接座211内安装有用于限制所述第二塞体212运动的阻挡件215。

通过上述结构，当涂料箱2内的涂料不足时，收放装置6驱动机器人本体升高使得第一对接体66与第二对接体21对接以对涂料箱2补充涂料，如此，工作人员只需定时对涂料总舱65内添加涂料即可，无需直接对涂料箱2添加涂料，可减少添加涂料的次数，也避免了直接对涂料箱2添加涂料的危险性。

初始状态下，第一塞体662与第二塞体212分别堵着所述贯通孔661-1与所述进液孔211-1，第一对接体66与第二对接体21相互靠近对接过程中，首先，伸出体214与第一塞体662接触，由于第一弹簧663的刚度大于所述第二弹簧213的刚度，第二弹簧213先产生变形，第二塞体212被推动相对于涂料箱2向下运动，使得进液孔211-1先被打开，当第二塞体212与阻挡件215接触，第二塞体212无法继续向下运动，第二弹簧213的压缩量达到最大，随着第一对接座661与第二对接座211继续靠近，阻挡件215推动第一塞体662向上运动，以将贯通孔661-1打开，如此涂料总舱65内的涂料可进入涂料箱2。

此外，为了防止第一对接座661与第二对接座211尚未完全对接涂料总舱65内的涂料即开始流下导致涂料泄露，所述第一对接座661的下段外围套设有滑套664，所述滑套664可相对于第一对接座661滑动，且滑套664的内壁与第一对接座661之间设有密封圈；第一对接体66还包括使滑套664具有向下运动趋势的第三弹簧665。所述滑套664的下端具有接合面，接合面上设有胶圈。通过该结构，上述阻挡件215推动第一塞体662向上运动过程中，第二对接座211的上端面首先与滑套664下端的接合面上的胶圈接触，然后第一塞体662才上升至使贯通孔661-1打开的位置，并且随着第二对接体21继续向上运动，第一塞体662继续上升使贯通孔661-1的打开幅度达到最大。

优选地，所述涂料总舱65内安装有余量检测传感器；所述方法还包括如下步骤c1-c3：

步骤c1，通过所述余量检测传感器获取所述涂料总舱65内涂料的余量值；

步骤c2，判断所述余量值是否小于预设最小值，是则进入步骤c3；

步骤c3，输出报警信号。

通过上述步骤c1-c3，可防止涂料总舱65缺少涂料。上述报警信号可由安装在架体64上的报警灯、蜂鸣器等发出。

进一步地，如附图5所示，所述机器人本体还包括防风组件4；所述防风组件4包括配重块41、支架42以及伸缩臂43，所述支架42相对于所述移动座体1固定，所述伸缩臂43置于所述支架42与所述配重块41之间；作业时，所述伸缩臂43使所述配重块41朝背离建筑外墙的方向远离所述移动座体1；且所述防风组件4的整体重心高于移动座体1、支撑组件3以及涂料箱2三者的整体重心，通过该结构，由于配重块41离外墙较远，配重块41的重力作用可形成较大的转矩，该转矩的作用可使支撑组件3的与外墙接触的支撑轮31与外墙紧紧接触，使得辅助装备与外墙紧紧贴靠，有较大的风时，风不会将喷涂机器人吹起，保证了作业的稳定性。所述伸缩臂43能够被所述控制器控制进行可控伸缩；所述机器人本体上还安装有风力监测传感器；

所述方法还包括如下步骤d1-d3：

步骤d1，通过所述风力监测传感器获取环境风速值；

步骤d2，通过所述液位传感器获取涂料箱2内的涂料余量值；

步骤d3，根据所述环境风速值以及所述涂料余量值调节所述伸缩臂43的伸缩量。

上述步骤d3中，可根据预设的环境风速值、涂料余量值以及伸缩量三者的对应关系表调节伸缩臂43的伸缩量。

此外，智能喷涂机器人的机器人本体还包括支撑组件3，如附图8所示，所述支撑组件3包括四组越障组件32，每一组所述越障组件32均包括组件架33，所述组件架33具有圆周阵列设置的三个分叉部331，每个所述分叉部331的端部均转动安装有一个所述支撑轮31；所述组件架33相对于所述移动座体1转动安装。通过设置越障组件32，可防止支撑轮31被外墙上凸起的横梁等台阶式障碍物挡住，当遇到台阶式障碍物时，与台阶式障碍物接触的支撑轮31被障碍物卡住而无法继续运动，但是，移动座体1仍在重力或向上的牵引力的作用下向下运动，此时组件架33相对于移动座体1进行转动120°左右的角度以使被卡住的支撑轮31可跨过障碍物。

优选地，各越障组件32均通过旋转伸缩臂34安装在所述移动座体1上，所述旋转伸缩臂34可使越障组件32相对于所述移动座体1作转动以及伸缩的两轴运动，且越障组件32相对于移动座体1的两轴运动之间为联动关系，即旋转伸缩臂34使越障组件32沿旋转中心发生旋转平移运动时同时使越障组件32相对于旋转中心作原理运动。如此，支撑组件3的宽窄可调节，作业时可将横向上对称的两组越障组件32之间的距离调远，以增加支撑组件3在宽度方向上的支撑宽度，防止横风将移动座体1掀起；当需要收纳或需要通过较窄的区域时，可将横向上对称的两组越障组件32之间的距离调近，使得辅助装备整体结构紧凑。

具体地，上述旋转伸缩臂34包括主动伸缩单元341、从动伸缩单元342以及连杆343，其中主动伸缩单元341具有能相对滑动的第一座体341-1与第一伸缩单元341-2，所述从动伸缩单元342具有能相对滑动的第二座体342-1与第二伸缩单元342-2；所述第一座体341-1与所述第二座体342-1各有一端相对于所述移动座体1转动安装，所述连杆343的两端分别铰接在所述第一座体341-1及所述第二座体342-1上；第一座体341-1、第二座体342-1、连杆343以及所述移动座体1四者的相对铰接旋转轴构成平行四边形的四个角点；所述第一伸缩单元341-2与第二伸缩单元342-2的远离移动座体1的一端分别均铰接在平动座344上，所述组件架33转动安装在所述平动座344上。通过该结构，可实现越障组件32只相对于移动座体1平移而自身的位姿不会发生改变。

为了实现越障组件32相对于移动座体1的两轴运动之间的联动，所述旋转伸缩臂34还包括固定齿轮345与从动齿轮346，所述固定齿轮345固定在所述移动座体1上且其中心与第一座体341-1的转动中心重合，所述从动齿轮346转动安装在所述第一座体341-1上，且其与所述固定齿轮345啮合；所述从动齿轮346通过传动组件连接所述第一伸缩单元341-2以驱动第一伸缩单元341-2相对于第一座体341-1伸缩。

如附图9所示，所述传动组件包括变速齿轮箱347、伞齿轮组348以及驱动丝杠349；所述变速齿轮箱347的输入端与输出端分别连接所述伞齿轮组348与所述驱动丝杠349，所述伞齿轮组348与所述从动齿轮346驱动连接，所述第一伸缩单元341-2上固定有配合所述驱动丝杠349使用的丝杠螺母。

为了实现四个旋转伸缩臂34相对于移动座体1同步运动，所述移动座体1上还安装有同步驱动组件35，如附图8所示，所述同步驱动组件35包括一双头丝杠351、两滑座352、一驱动电机353以及四个驱动杆354；所述双头丝杠351相对于所述移动座体1转动安装，其两端各具有螺旋部，且两端的螺旋部的旋向相反，两个滑座352上分别安装有与两个滑座352呈螺旋副配合的丝杠螺母，双头丝杠351由驱动电机353驱动运转；每个滑座352均通过两个驱动杆354连接两个旋转伸缩臂34，每个驱动杆354的两端分别铰接在滑座352以及其对应的旋转伸缩臂34的第二座体342-1上。如此，通过控制驱动电机353运转，可实现四个旋转伸缩臂34同步运动，降低驱动成本。

本发明的基于智能喷涂机器人的建筑外墙喷涂方法通过控制收放组件运转及架体进行横向平移，可使机器人本体在建筑外壁上自动沿波浪形轨迹进行喷涂作业，在优选的实施例中，控制器还可以根据涂料箱内涂料的余量值自动补充涂料，需要的人工干涉少，不需要人工直接参与，施工成本低且无人员风险。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。