一种地砖铺设机器人及地砖铺设方法与流程

1.本技术涉及地砖铺设机器人的技术领域，具体而言，涉及一种机器人铺砖系统及方法。


背景技术：

2.传统的建筑施工过程中主要采用人工贴地砖，存在工人施工经验水平参差不齐，贴出来的地砖质量差异较大的问题。人工贴砖速度慢，工作效率低，且施工人员日益短缺，人工成本高，因此采用机器人自动贴砖可以降低用工成本。
3.但是，现有的地砖铺设机器人缺乏对于场地的测试、调整、放样、引导等主动调整功能，智能化程度有限。同时导航模组安装位置不高，定位时引用特征受限，影响定位精度，容易偏航。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种机器人铺砖系统及方法，以解决现有技术中对场地适应能力差、智能化程度低的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人铺砖系统，包括铺贴机器人和放样机器人，铺贴机器人包括底座、上砖托盘、地砖抓取机构、控制机构、粘接材料铺设机构，底座包括行走机构，上砖托盘设置在底座上；地砖抓取机构包括支撑部、机械臂和抓取部，地砖抓取机构支撑部固定在底座上，地砖抓取机构支撑部尾部支撑柱与底座尾部固定连接；控制机构设置在地砖抓取机构支撑部上，控制机构与铺贴机器人各部件电连接，以控制所述铺贴机器人,控制机构还包括导航机构；粘接材料铺设机构包括料斗、刮浆部件、连接管和喷嘴机构，料斗设置在底座尾部，刮浆部件和喷嘴机构设置在底座头部，并且刮浆部件设置于喷嘴机构之前，连接管连接料斗下料口和喷嘴机构，以使料斗中的粘接材料通过连接管从喷嘴机构流出后，通过刮浆机构涂抹平整。
6.放样机器人包括行走机构、测量机构和控制机构。
7.进一步地，料斗由上下两部分组成，料斗下部固定在底座上，料斗上部与料斗下部采用可快拆方式连接，例如插拔、销连接、栓连接等，并且料斗上部的底壁为活动托盘，可以方便打开和闭合使料斗上部的粘接材料顺利进入料斗下部。
8.进一步地，粘接材料铺设机构还包括控制件，控制件与控制机构电连接，可以控制刮浆部件调整姿态，以使刮浆部件与地面平行。
9.进一步地，所述控制机构与地砖抓取机构支撑部铰接，以使控制机构可以在水平方向360
°
旋转。
10.进一步地，底座还包括深度相机，深度相机与控制机构电连接。
11.进一步地，上砖托盘可拆卸。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种使用上述机器人铺砖系统进行地砖铺设的方法，包括放样机器人的测量机构抓取场景信息，并生成场景地图，依据地砖排布图重新确定
地砖位置，规划铺贴顺序及行走路径，并将场景地图、地砖铺贴规划及行走路径信息传输给铺贴机器人；铺贴机器人的控制机构接收信息后，执行地图、路径及作业文件，同时放样机器人自动泊位、提供位置引导，铺贴机器人根据规划和引导进行地砖铺设。
13.进一步地，铺贴机器人铺设地砖的方法包括使用粘接材料铺设机构涂覆粘接材料，用刮浆部件抹平，然后使用地砖抓取机构抓取地砖，并将地砖放置在预定位置。
14.进一步地，在涂覆粘接材料之前，使用底座的深度相机测量空间位置和地面深度,并将空间位置和地面深度信息传输给控制机构，控制机构依据空间位置和地面深度信息控制控制件从而调整刮浆部件，以使刮浆部件与地面平行进而使粘接材料刮抹均匀平整。
15.进一步地，铺贴机器人还包括振捣机构，使用振捣机构震动地砖，使粘接材料与地砖粘接牢固。
16.本发明与现有技术相比，有益效果在于：采用铺贴机器人和放样机器人交互协作的方式，实现自动生成场景地图和路径规划，通过放样机器人的放样引导铺贴机器人施工，提高智能化水平；导航系统设置在铺贴机器人上部，视野广，提高了定位精度；铺贴机器人底座设置有深度相机，可以根据地面信息调整刮浆部件，提高了贴砖质量，同时可快速更换料斗和上砖托盘，缩短了铺贴时间。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1示出了根据本发明的机器人铺砖系统的实施例的立体结构示意图；图2示出了铺贴机器人的主视示意图；图3示出了放样机器人的主视示意图；图4示出了铺贴机器人的底座及粘接材料铺设机构的示意图；图5示出了铺贴机器人的料斗示意图；图6示出了根据本发明的地砖铺设方法的实施例的流程示意图。
18.1、铺贴机器人；2、放样机器人；10、底座；20、上砖托盘；30、地砖抓取机构；40、控制机构；50、粘接材料铺设机构；301、支撑部；302、机械臂；303、抓取部；501、料斗；502、刮浆部件；503、连接管；504、控制件；5011、料斗下部；5012、料斗上部；5013、活动托盘；21、放样机器人的行走机构；22、放样机器人的测量机构；23、放样机器人的控制机构。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
21.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常拜访的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。另外，在本技术中，方位名词“头”指示铺贴机器人靠近地砖抓取机械臂(302)的一侧，方位名词“尾”指示铺贴机器人远离地砖抓取机械臂(302)的一侧。
22.实施例如图1-4所示，本实施例的地砖铺设机器人系统包括：铺贴机器人(1)和放样机器人(2)。铺贴机器人包括底座(10)、上砖托盘(20)、地砖抓取机构(30)、控制机构(40)、粘接材料铺设机构(50)，底座(10)包括行走机构，上砖托盘(20)设置在底座(10)上，地砖抓取机构(30)包括支撑部(301)、机械臂(302)和抓取部(303)，地砖抓取机构支撑部(301)固定在底座(10)上，与底座(10)部分连接，控制机构(40)设置在地砖抓取机构支撑部(301)上，控制机构(40)与铺砖机器人各部件电连接，以控制所述铺贴机器人,控制机构(40)包括导航机构；粘接材料铺设机构(50)包括料斗(501)、刮浆部件(502)、连接管(503)和喷嘴机构(504)，料斗(501)设置在底座(10)尾部，刮浆部件(502)和喷嘴机构(504)设置在底座(10)头部，并且刮浆部件(502)设置于喷嘴机构(504)之前，连接管(503)连接料斗(501)下料口和喷嘴机构(504)，以使料斗中的粘接材料通过所述连接管(503)从所述喷嘴机构(504)流出后，可以通过刮浆机构(502)涂抹平整；放样机器人(2)包括行走机构、测量机构和控制机构。
23.应用本实施例的技术方案，放样机器人生成场地扫描地图，给铺贴机器人提供场地电子地图、自动生产铺贴路径和动作文件，铺贴机器人铺设接受信息后，移动到指定位置，同时粘接材料铺设机构(50)涂覆粘接材料，铺贴机器人在移动过程中使用刮浆部件(502)抹平粘接材料，然后控制机构(40)控制地砖抓取机构(30)将地砖抓起，通过地砖抓取机构(30)的机械臂(302)调整位置并将地砖放置在预定的位置。铺贴机器人铺设完成一块地砖后，根据规划的铺贴路径，进行下一块地砖的铺设。地砖铺设机器人系统采用智能化控制，自动扫描场景，生成场景地图，规划铺贴路径，完成地砖铺设，这样铺设的地砖质量较为均匀，不会出现较大差异。
24.如图5所示，在本实施例的技术方案中，料斗(501)由上下两部分组成，料斗下部(5011)固定在底座(10)上，料斗上部(5012)与料斗下部(5011)采用可快拆方式连接，并且料斗上部(5012)的底壁为活动托盘(5013)，可方便打开和闭合以使料斗上部的粘接材料顺利进入料斗下部。在地砖铺设过程中，料斗中的粘接材料快使用完时，用装满粘接材料的备用料斗上部(5012)更换现有的料斗上部(5012)，同时打开底部托盘，让粘接材料流入料斗下部(5011)，并通过连接管，从喷嘴机构流出。在本实施例中，对料斗上部(5012)与料斗下部(5011)的可快拆方式连接不做限定，可以是插拔连接、销连接、栓连接等，以使料斗上部(5012)可以快速更换，料斗上部(5012)的快捷更换可以延长地砖铺设机器人系统连续铺贴地砖的时间。
25.如图4所示，在本实施例的技术方案中，粘接材料铺设机构(50)还包括控制件(505)，控制件(505)与控制机构(40)电连接，控制机构(40)可通过控制件(505)控制刮浆部件(502)调整姿态，使刮浆部件(502)与地面平行进而使粘接材料刮贴到地面时平直、均匀。
26.在本实施例的技术方案中，控制机构(40)与地砖抓取机构支撑部(301)铰接，以使控制机构(40)可以在水平方向360
°
旋转，即控制机构(40)上的导航机构可以进行360
°
的扫
描，扩大视野，使导航机构在定位时引用特征不受限，提高了定位精度。在本实施例中，导航机构的导航方式不受限制，可以是视觉导航、激光雷达导航等，也可以是一种或多种导航方式的联合。
27.在本实施例的技术方案中,底座(10)上还安装有深度相机，并且深度相机与控制机构(40)电连接，为控制机构(40)提供空间位置和地面深度信息。在涂覆粘接材料之前，深度相机测量地面深度并提供精确的位置信息，并将信息传输给控制机构(40)，控制机构(40)依据地面深度信息调整刮浆部件的姿态，以使粘接材料刮抹均匀平整，同时控制机构(40)依据精确的位置信息控制地砖抓取机构(30)抓取地砖，并将地砖铺设到指定位置，确保地砖铺设位置误差控制在要求范围内。在本实施例中，深度相机的数量和安装位置不做限定，优选的，底座（10）设置有4个深度相机，分别位于底座的4个角，可以提供精准的空间位置和地面深度信息，保证粘接材料刮抹的均匀平整。
28.在本实施例的技术方案中，上砖托盘(20)可拆卸，在上砖托盘上的地砖铺设完毕后，拆卸无砖托盘，重新装入固定好地砖的备用上砖托盘，可以实现地砖的连续铺设。在本实施例中，对上砖托盘的可拆卸方式不做限定，可以是插拔连接、销连接、栓连接等。
29.在本实施例的技术方案中，铺贴机器人(1)还包括振捣机构，振捣机构设置在地砖抓取机构(30)上，振捣结构对铺设的地砖进行振捣，使粘接材料与地砖粘接更加牢固。
30.在本实施例的技术方案中，地砖抓取机构(30)包括支撑部(301)、机械臂(302)和抓取部(303)，地砖抓取机构支撑部(301)设置在底座(10)上，地砖抓取机构支撑部(301)尾部支撑柱与底座(10)尾部固定连接，机械臂(302)的一端连接支撑部(301)的头部，另一端连接抓取部(303)，抓取部(303)设置有吸盘。在地砖抓取机构(30)抓取地砖时，机械臂(302)移动到指定位置，通过吸盘实现对地砖的抓取。
31.如图6所示，在本实施例的技术方案中，一种使用上述机器人铺砖系统进行地砖铺设的方法，包括放样机器人就位，依墙面、围栏或人为设置等特征建图，生成场景地图，依据地砖排布图重新确定地砖位置，制定铺贴顺序及行走路径，并将场景地图、地砖铺贴规划及行走路径信息传输给铺贴机器人；铺贴机器人的控制机构接收信息后，执行地图、路径及作业文件，同时放样机器人自动泊位、提供位置引导，铺贴机器人根据规划和引导进行地砖铺设。铺贴机器人铺设地砖的方法包括使用粘接材料铺设机构涂覆粘接材料，用刮浆部件抹平，然后使用地砖抓取机构抓取地砖，并将地砖放置在预定位置。在涂覆粘接材料之前，还可以使用底座的导航引导机构测量地面深度,并将地面深度信息传输给控制机构，控制机构依据地面深度信息控制控制件(505)调整刮浆部件，以使粘接材料刮抹均匀平整。铺贴机器人还包括振捣机构，使用振捣机构震动地砖，使粘接材料与地砖粘接牢固。
32.在本实施例的技术方案中，可以在铺贴过程中更换料斗，补充粘接材料，延长地砖铺设机器人系统连续铺贴地砖的时间。
33.在本实施例的技术方案中，可以在铺贴过程中更换上砖托盘，补充地砖量，实现地砖地连续铺贴。
34.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。