一种天花板打磨机器人的制作方法

本发明涉及建筑工程机器人技术领域，尤其涉及一种天花板打磨机器人。

背景技术：

在混凝土浇筑完成，铝模拆除完成后，工人需要针对天花板和墙面进行打磨作业，完成墙面整平工艺。相对于内墙面打磨，天花板打磨更加困难，工人需要搭建脚手架，然后踩在脚手架上完成天花板打磨高空作业。

另外，现有的打磨机器人虽然可以实现打磨头在竖直方向上运动从而使打磨头抵接墙面，但是在升降过程中容易发生打磨头固定打磨天花板，导致打磨头经常卡死，降低作业精度和质量，同时容易造成打磨头磨损。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种天花板打磨机器人，能够根据打磨头与天花板的压力自动调节其高度，从而在打磨天花板时避免发生打磨头固定打磨现象同时无视地形的影响。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种天花板打磨机器人，包括：

机身及用于驱动机身移动的行走轮；

升降装置，所述升降装置安装于所述机身上，被配置为通过在z轴方向上运动来调整自身高度；

打磨装置，被配置为随所述升降装置同步运动，所述打磨装置的上端设有打磨头和压力感应装置，所述打磨头被配置为能向上抵接天花板，所述压力感应装置用于实时获取所述打磨头的压力值；

其中，所述升降装置根据所述压力值自动调整自身高度。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述升降装置包括从上到下依次布置的顶板、中板和底板，其中：

所述顶板被配置为能相对所述中板沿z轴方向滑动；所述中板被配置为能相对所述底板沿z轴方向滑动并带动所述顶板沿z轴方向滑动；所述打磨装置设置在所述顶板上。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述升降装置还包括第一撑杆升降装置和第二撑杆升降装置，其中：

所述第一撑杆升降装置包括多个第一随从杆，所述第一随从杆的一端固连所述顶板、另一端滑动穿设所述中板和所述底板；

所述第二撑杆升降装置包括多个第二随从杆，所述第二随从杆的一端固定连接所述中板、另一端滑动穿设所述底板。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述第一随从杆和所述第二随从杆在水平面的投影互不重合。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述打磨装置还包括：

转动模块，所述转动模块被配置为使所述打磨头能绕第一轴线摆动以及绕第二轴线旋转；

缓冲模块，连接在所述转动模块和所述压力感应装置之间，所述缓冲模块能够沿z轴方向伸缩。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述转动模块包括：

驱动组件，被配置为驱动所述缓冲模块绕所述第二轴线旋转；及

连接件，与所述顶板连接并同步运动，驱动组件能相对连接件绕所述第一轴线摆动。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述连接件呈u型，所述连接件包括两个沿第一轴线排列且竖向对置的肢部，所述驱动组件包括套环和控制箱，所述控制箱的转动轴沿所述第二轴线延伸且与套环啮合，所述套环与所述打磨头连接，所述套环沿第一轴线转动连接在所述连接件的两个肢部之间。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述缓冲模块包括顶缓冲板和底缓冲板，所述顶缓冲板和所述底缓冲板之间沿z轴弹性连接，所述底缓冲板与所述顶板连接，所述顶缓冲板被配置为固定所述连接件。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，还包括固连在所述顶板上的平面移动装置，所述平面移动装置被配置驱动所述打磨装置沿水平面上的两个相互正交的方向上运动。

作为上述的天花板打磨机器人的一种优选方案，所述平面移动装置包括叠设的第一滑动模块、第二滑动模块和支撑板，所述第一滑动模块连接在所述顶板上并驱动所述第二滑动模块沿x轴滑动，所述第二滑动模块设置在所述第一滑动模块上并驱动所述支撑板沿y轴滑动，所述支撑板能沿x轴方向伸出所述第一滑动模块或沿y轴方向伸出所述第二滑动模块，所述支撑板连接所述压力感应装置。

本发明的有益效果为：通过压力传感器实时反馈压力，根据预定压力值，控制打磨头始终保持一个区域范围内打磨，如果反馈的压力值高于预设压力值后，使升降装置的高度下降减小顶靠力，反之反馈的压力值低于预设压力值后，使升降装置的高度上升增大顶靠力,打磨头与天花板的压力自动调节其高度，从而在打磨天花板时避免发生打磨头固定打磨现象。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的天花板打磨机器人的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的天花板打磨机器人伸长时的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的天花板打磨机器人的升降装置的结构示意图；

图4是图3所示的升降装置的伸长时的结构示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的天花板打磨机器人的平面移动装置的结构示意图；

图6是图5所示的平面移动装置的分解图；

图7是本发明具体实施方式提供的天花板打磨机器人的打磨装置的结构示意图；

图8是图7所示的打磨装置的分解图。

图中：

1-机身；2-升降装置；3-平面移动装置；4-打磨装置；21-顶板；22-中板；23-底板；24-第一撑杆升降装置；25-第二撑杆升降装置；31-第一滑动模块；32-第二滑动模块；33-支撑板；41-打磨头；42-转动模块；43-缓冲模块；44-压力感应模块；211-顶板凸板；241-第一撑杆；242-第一随从杆；243-第一电机；244-第一减速器；245-第一转向器；246-第一丝杆升降机；251-第二撑杆；242-第二随从杆；243-第二电机；244-第二减速器；245-第二转向器；246-第二丝杆升降机；310-第一滑板；311-固定板；320-第二滑板；331-第一支撑部；332-第二支撑部；411-打磨盘；412-毛刷；421-连接件；422-套环；423-控制箱；431-顶缓冲板；432-底缓冲板；433-直杆；434-直线轴承；435-弹簧；4231-电机箱；4232-圆柱箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本发明提供一种天花板打磨机器人，用于打磨天花板。

天花板打磨机器人包括：机身1，储备电器设备和电源；升降装置2，包括间隔、平行设置的顶板21、中板22和底板23，中板22连接在所述顶板21和所述底板23之间，所述底板23固连在所述机身1上，所述顶板21和所述中板22被配置为可分别在z轴方向上运动；平面移动装置3，被配置为在所述顶板21上沿一对相互正交的方向上运动；打磨装置4，其下端与所述平面移动装置3弹性连接并进行压力数据传输，其上端被配置为打磨天花板并可在一对相互正交的方向上扭转，同时升降装置2根据压力数据控制顶板21的高度。

根据本实施例所述的天花板打磨机器人，升降装置2可控制顶板21和中板22远离底板23的高度，进而控制平面移动装置3的高度，平面移动装置3可控制打磨装置4的水平位置，打磨装置4在打磨过程中，可实时进行压力数据传输，并且打磨装置4的上端被配置为沿其所在水平面上的两个相互正交的轴线扭转从而实现无视地形并防止顶靠固定打磨现象发生；打磨装置4弹性连接平面移动装置，因此会伸缩形变提供缓冲距离；同时打磨装置4还进行压力数据传输给升降装置进而更好完成天花板混凝土均匀打磨作业。

继续参见图1和图2，机身1的底部还设有驱动机身1移动的行走轮，行走轮包括左前方的舵轮，右前方的万向轮，后方的两个固定角度的承重轮。本实施例通过设置舵轮实现自主移动。需要说明的是，左、右和后方并不限于此。

如图3～4，升降装置2还包括第一撑杆升降装置24，其第一固定端固连在中板22上，其第一活动端固连在顶板21上，第一撑杆升降装置24驱动顶板21在垂直于中板22的方向上往复运动。在初始状态时，顶板21和中板22的间隔距离最短，第一撑杆升降装置24开启第一操作以后，顶板21逐渐沿垂直中板22的方向远离中板22，反之当顶板21在远离中板22的最长距离时，第一撑杆升降装置24开启第二操作后，顶板21逐渐沿垂直中板22的方向靠近中板22。在本实施例中，顶板21、中板22和底板23均水平设置，第一操作后，顶板21向上抬升；第二操作后，顶板21向下降落。

升降装置2还包括第二撑杆升降装置25，其第二固定端固连在底板23上，其第二活动端固连在中板22上，第二撑杆升降装置25驱动中板22在垂直于底板23的方向往复运动。在初始状态时，中板22和底板23的间隔距离最短，第二撑杆升降装置25开启第三操作以后，中板22逐渐沿垂直底板23的方向远离底板23，反之当中板22在远离底板23的最长距离时，第二撑杆升降装置25开启第四操作后，中板22逐渐沿垂直底板23的方向靠近底板23。在本实施例中，第三操作后，中板22向上抬升；第四操作后，中板22向下降落。

第一动力组件包括第一电机243、第一减速器244、第一转向器245和第一丝杆升降机246，第一电机243的输出端连接第一减速器244的输入端，第一减速器244的输出端连接至少一个第一转向器245的输入端，每个第一转向器245的输出端连接至少一个第一丝杆升降机246的输入端，每个第一丝杆升降机246的输出端连接一个第一撑杆241。

在本实施例中，第一电机243沿中板22的中部横向布置，第一减速机244连接第一电机243的输出端，第一减速机244沿纵向对称连接两个第一转向器245，第一转向器245沿横向对称连接两个第一丝杆升降机246。

在本实施例中，四个第一丝杆升降机246排列在同一矩形的四个角，相应地中板22为矩形。

进一步，中板22还在第一电机243、第一减速器244、第一转向器245和第一丝杆升降机246以外的区域开设多个通孔，从而减轻中板22的重量。

在本实施例中，顶板21对应各第一撑杆241设有顶板凸板211，顶板凸板211突出顶板21的表面，顶板凸板211的下端面固连第一撑杆241，从而减小装置原始高度。

进一步，顶板21上也设有多个通孔，从而减少顶板21的重量。

进一步，第一撑杆升降装置24还设有沿z轴方向的第一随从杆242，在本实施例中，每个第一撑杆241的一侧对应设有一个第一随从杆242，第一随从杆242的一端固定连接在顶板21上，并垂直穿设中板22和底板23。当第一撑杆241驱动顶板21运动时，第一随从杆242同时运动，第一撑杆241和第一随从杆242协同作业完成顶板21垂向运动。从而提高第一撑杆升降装置4沿z轴方向运动的稳定性。

第二动力组件包括第二电机253、第二减速器254、第二转向器255和第二丝杆升降机256，第二电机253的输出端连接第二减速器254的输入端，第二减速器254的输出端连接至少一个第二转向器255的输入端，每个第二转向器255的输出端连接至少一个第二丝杆升降电机256的输入端，每个第二丝杆升降机256的输出端连接一个第二撑杆251。

在本实施例中，第二电机253沿底板23的中部横向布置，第二减速机254连接第二电机253的输出端，第二减速机254沿纵向对称连接两个第二转向器255，第二转向器255沿横向对称连接两个第二丝杆升降机256。

在本实施例中，四个第二丝杆升降机256排列在同一矩形的四个顶点，相应地底板23为矩形。

进一步，底板23还在第二电机253、第二减速器254、第一转向器255和第一丝杆升降机256以外的支撑区域开设多个通孔，从而减轻底板3的重量。

进一步，中板22和底板23之间还设有第二随从杆252，第二撑杆251的一侧对应设有一个第二随从杆252，第二随从杆252的一端固定连接在中板22上，并垂直穿设底板23。当第二撑杆251驱动中板22运动时，第二随从杆252同时运动，第二撑杆251和第二随从杆252协同作业完成中板22垂向运动。进一步提高第二撑杆升降装置25沿z轴方向运动的稳定性。

需要说明的是，第一撑杆241、第二撑杆251、第一随从杆242和第二随从杆252在水平面上的投影均不重合，即各杆是相互错开设计，使顶板21、中板22和底板23受力支撑面积更大。

需要说明的是，中部22和底板23还设有供电器设备电线连通的通孔。

在初始状态时，顶板21和中板22的间隔距离最短，第一撑杆升降装置24开启第一操作以后，顶板21逐渐沿z轴方向运动并远离中板22，反之当顶板21在远离中板22的最长距离时，第一撑杆升降装置24开启第二操作后，顶板21逐渐沿z轴方向靠近中板22。如果第一撑杆升降装置24抬升距离不够，第二撑杆升降装置25开启第三操作，中板22逐渐沿z轴方向远离中板22，反之当中板22在远离底板23的最长距离时，第二撑杆升降装置25开启第四操作后，中板22逐渐沿z轴方向靠近底板23。

如图5和图6所示，平面移动装置3包括叠设的第一滑动模块31、第二滑动模块32和支撑板33，第一滑动模块31连接在顶板21上并驱动第二滑动模块32沿x轴滑动，第二滑动模块32设置在第一滑动模块31上并驱动支撑板33沿y轴滑动，支撑板33的一端从第二滑动模块32突出以安装执行机构。叠设的第一滑动模块31、第二滑动模块32和支撑板203进一步提升了执行机构的高度，同时节省了占用面积。另外支撑板33可在x轴和y轴方向运动，同时由于支撑板33从第二滑动模块202突出，因此支撑板303上安装的打磨装置4可以使打磨装置4顶靠墙面，避免发生无法打磨到墙角位置。

进一步，第一滑动模块31的第一输出滑块(第一滑动模块31的输出端)沿第一滑动模块31的长度方向运动并设有第一滑板310，第二滑动模块32的底部螺纹连接在第一滑板310上；第二滑动模块32的第二输出滑块(第二滑动模块32的输出端)沿第二滑动模块32的长度方向运动并设有第二滑板320，支撑板33包括第一支撑部331和第二支撑部332，第一支撑部331螺纹连接在第二连滑板320上，第二支撑部332连接在第一支撑部331的一侧从第二滑动模块32突出，打磨装置4设置在第二支撑部332上。进一步，为提高第二滑动模块32随第一滑动模块31运动的稳定性，在第一滑板310和第二滑动模块32之间还设有对应第二滑动模块32等长等宽的固定板311。

如图7和图8，打磨装置4包括打磨头41、转动模块42、缓冲模块43和压力感应模块44，其中，打磨头41用于对墙面(天花板)拼缝打磨，转动模块42的一端连接打磨头41，转动装置42可驱动打磨头41绕第一轴线l1摆动以及绕第二轴线l2旋转，第一轴线l1和第二轴线l2在同一水平面上且相互垂直，缓冲装置43连接在转动模块42的另一端，且缓冲装置43可沿长度方向伸缩，压力感应装置44连接在缓冲装置43远离转动装置42的一端以测量打磨头41的顶靠压力值。

在本实施例中，打磨头41的打磨面朝上，转动模块42、缓冲模块43和压力感应器44从上到下依次设置，压力感应器44固连支撑板33，打磨头41打磨天花板时，可受到转动模块42的作用绕第一轴线l1摆动和绕第二轴线l2旋转，从而防止打磨头41顶靠固定打磨现象发生，并且，缓冲模块43实现打磨头41的垂向压缩量，当打磨头41顶靠天花板过度，会压缩形变提供缓冲距离；压力感应模块44测量打磨头41的顶靠压力值，并向升降装置2反馈数据信息。

打磨头41包括打磨盘411和毛刷412，毛刷412形成在打磨盘411的周向边缘，在本实施例中，打磨盘411呈圆形，毛刷412呈环形布置在打磨盘411的边缘并朝上设置。

转动模块42包括连接件421、套环422和控制箱423，连接件421呈u型并具有两个竖向对置的肢部，套环422具有圆周形的内壁和沿径向水平对置的两个连接壁，套环422的连接壁绕第一轴线l1转动连接在肢部上，控制箱423的转动轴4232绕第二轴线l2可旋转地与套环422啮合，其中第一轴线l1贯穿两个肢部和两个连接壁，第二轴线l2与控制箱423的长度方向平行。

第一轴线l1和第二轴线l2均位于套环422所在平面，套环422的两个连接壁相对连接件421的肢部摆动，控制箱423垂直穿设套环422并相对套环422旋转，从而实现控制箱423在两个正交方向运动(如图6箭头所示)。

进一步，套环422的连接壁设有第一通孔，肢部上设有第二通孔，套环422通过一插杆固定在肢部上，插杆穿设第一通孔并延伸进第二通孔中。

控制箱423包括电机箱4231和转动轴4232，转动轴4232受到电机箱4231的驱动从而绕第二轴线l2可旋转地啮合套环422。转动轴4232的外壁形成螺纹槽，套环422的内壁形成与转动轴4232外壁配合的阻板。当转动轴4232旋转时，由于套环422固定，转动轴4232沿套环422的内壁绕第二轴线旋转，同时带动电机箱4232绕第二轴线l2旋转。

需要说明的是，电机箱4231包括相互对置且相互连接的驱动箱和滑动箱，转动轴4232的一端连接驱动箱的驱动部、另一端滑动连接在滑动箱中，且在转动轴4232转动时，驱动箱和滑动箱保持同步转动。即转动轴4232受到驱动箱的作用绕第二轴线l2旋转。

需要说明的是，打磨盘411的一端固连驱动箱或滑动箱的任一个，从而随控制箱423同步运动。上述可知，电机箱4231既可以沿套环422的内壁绕第二轴线l2旋转，也可随套环422绕连接件421的第一轴线l1摆动，从而完成两个自由度的转动，进而当天花板与装置的下底支撑面为非平行的时候，电机箱4231和套环422配合使打磨盘411始终与天花板垂直正压。

缓冲模块43包括顶缓冲板431、底缓冲板432、直杆433、直线轴承434和弹簧435，顶缓冲板431和底缓冲板432间隔对置，若干个直线轴承434垂直设置在顶缓冲板431上，若干个直杆433对应穿设直线轴承434内部并连接底缓冲板432上，直线轴承434可沿直杆433滑动，顶缓冲板431和底缓冲板432之间对应直杆433设有弹簧435，同时弹簧435套设在直杆433外。

直线轴承434与顶缓冲板431固定连接，当顶缓冲板431受到压力时，直线轴承434沿直杆433运动，顶缓冲板431受到直线轴承434和直杆433的导向作用向底缓冲板432运动。

进一步，连接件421垂直连接在顶缓冲板431的上表面(远离底缓冲板432的端面)。

进一步，顶缓冲板431和底缓冲板432为矩形，直杆433、直线轴承434和弹簧435各有四个并分别对应设置在顶缓冲板431和底缓冲板432的四个角。

压力感应模块44通过若干螺栓固定在底缓冲板432的下表面并连接支撑板33(具体为第二支撑部332)从而与支撑板33在同一水平面上做同步正交方向运动。

需要说明的是，压力感应装置44优选为压阻式压力传感器，当压力发生变化时，压阻式压力传感器的单晶硅片产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式电路获相应的电压输出信号。在本实施例中，单晶硅片向上抵接底板432，当打磨头41顶靠天花板时，缓冲装置43压缩形变进而推动底板432下压单晶硅片。

打磨装置4工作时，打磨头41的打磨盘411和毛刷412可对天花板和墙面进行打磨，驱动装置42驱动打磨头41在两个相互正交的方向上扭动，从而防止打磨头41顶靠固定打磨现象发生，当打磨头41顶靠天花板过度，缓冲模块43会压缩形变提供缓冲距离；同时底缓冲板432将压力传递给压力感应模块44，此时压力感应模块44测量顶靠压力值，并向升降装置2反馈数据信息。

本发明所述的天花板打磨机器人的工作原理为：机身1的移动轮组在地面上移动，第一撑杆升降装置24驱动顶板21在垂直于中板22的方向上往复运动，第二撑杆升降装置25驱动中板22在垂直于底板23的方向上往复运动，从而控制打磨装置4的高度，当打磨头41顶靠天花板时，缓冲模块43会压缩形变提供缓冲距离，同时压力感应模块44测量打磨头41的顶靠压力值并向升降装置2反馈数据信息，升降装置2将该压力值与预设压力值进行比对，调整升降装置的高度；同时打磨装置4的转动模块42可以驱动打磨头41在两个自由度上扭转，使其始终与天花板或墙面保持垂直，防止顶靠固定打磨现象发生；完成天花板混凝土均匀打磨作业。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。