本发明属于建筑装修,具体属于室内智能贴墙壁壁纸机器人及其控制方法。
背景技术:
1、在当前的建筑装修行业中,壁纸作为重要的室内装饰材料,其铺贴作业长期依赖于传统的人工操作模式。这种方法不仅效率低下,对作业人员的技能水平要求极高,而且在实际操作过程中,由于人为因素的不稳定性,常常导致壁纸铺贴时出现起皱、缝隙不均等质量问题。这些问题不仅影响了装修效果的美观性,还造成了墙纸材料的浪费,增加了装修成本。
2、为了改善这一状况,市场上逐渐出现了自动上胶机等辅助工具,它们能够在一定程度上提升胶水涂抹的均匀性和裁剪的精确度,从而减少纸边卷曲现象,并提高作业人员铺贴单张壁纸的效率。然而,这些设备仍未能完全摆脱对人工的依赖,特别是在壁纸定位与紧实铺贴等关键环节上,仍需作业人员进行精细调整,限制了整体作业效率与质量的进一步提升,而作业人员进行精细调整的过程中,需要作业人员时刻保持高度的注意力,增加了作业人员的工作强度,且随着壁纸铺贴时间的增加,壁纸铺贴速度在缓慢减少,进而导致壁纸铺贴的整体效率提升有限。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中通过自动上胶机等辅助工具协工作人员壁纸铺贴过程中,仍需要作业人员时刻保持高度的注意力,增加了作业人员的工作强度,导致壁纸铺贴效率低的问题,本发明提供室内智能贴墙壁壁纸机器人及其控制方法.
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、本发明提出了室内智能贴墙壁壁纸机器人,包括行走机构,所述行走机构上方安装有多级升降机构,多级升降机构上连接有末端执行机构;
4、所述行走机构包括车身架,所述车身架的前端安装有传感器,所述传感器通信连接有行走处理器,所述行走处理器通信连接有定位器、传感器和视觉获取器,所述视觉获取器和所述行走处理器安装于所述车身架内,所述车身架的两侧对称安装有多个移动组件;
5、所述末端执行机构包括安装板,所述安装板的一端端头安装于所述多级升降机构上相对所述车身架的端面上,所述安装板的另一端端头上连接有安装架,所述安装板上方从所述多级升降机构一端至所述安装架的一端依次安装有载纸轴、壁纸牵引辊、涂胶辊和壁纸输送组件;
6、所述安装架上连接有与所述多级升降机构平行的铺贴板;
7、所述安装板上安装有末端处理器,所述末端处理器通信连接所述行走处理器和所述多级升降机构。
8、优选地,所述载纸轴、所述壁纸牵引辊、所述涂胶辊和所述壁纸输送组件的同侧端头上连接有第一传动件;
9、所述第一传动件包括第一步进电机、第一齿带轮、第二齿带轮、第三齿带轮和第四齿带轮,所述第一齿带轮、所述第二齿带轮、所述第三齿带轮和所述第四齿带轮上连接有第一齿带;
10、所述第一步进电机的传动轴与所述壁纸牵引辊互相平行,所述第一齿带轮安装于所述步进电机的传输轴,所述第二齿带轮安装于所述壁纸牵引辊上;所述第三齿带轮轮安装于所述涂胶辊上,所述第四齿带轮安装于所述壁纸输送组件。
11、优选地,所述壁纸输送组件包括壁纸传输辊和壁纸输送辊,所述壁纸传输辊和所述壁纸输送辊相互平行安装于所述安装板上,且所述壁纸传输辊和所述壁纸输送辊之间存在与壁纸等厚的间隙;
12、所述壁纸输送辊上连接所述第四齿带轮。
13、优选地,所述安装架上安装有第二传动件,所述第二传动件连接第二铺贴板;
14、所述第二传动件包括第二步进电机,所述第二步进电机的传输轴上安装有第五齿带轮,所述安装架上安装有第二辅助齿带轮,所述第二辅助齿带轮与所述第五齿带轮之间连接有第二齿带,所述第二齿带固定连接所述铺贴板。
15、优选地,所述移动组件包括两个轮毂,两个所述轮毂之间通过辊子连接,其中一个所述轮毂上连接有悬挂架的一端,所述悬挂架的另一端连接所述车身架。
16、优选地,所述有悬挂架的上方连接有减震器的一端端头减震器的另一端端头固定连接在车身架的侧面上。
17、优选地,所述多级升降机构包括固定架,所述固定架固定于所述车身架的上端面上,所述固定架上设置有多个连接块,其中位于所述固定架边侧的所述连接块连接有第一驱动件,位于所述固定架内侧的所述连接块上连接有第二驱动件,所述第一驱动件和所述第二驱动件上连接有第一连接板,所述第一连接板上连接有第二连接板,所述第二连接板上连接有第三驱动件,所述第三驱动件上连接有第三连接板,所述第三连接板上设置有承载板,所述承载板上连接所述安装板;
18、所述固定架安装有末端处理器,所述末端处理器通信连接所述第一驱动件、所述第二驱动件、所述末端处理器、所述行走处理器和所述第三驱动件。
19、优选地,所述第一驱动件和所述第二驱动件均包括驱动齿轮组,所述驱动齿轮组转动安装于所述第二连接板上,所述驱动齿轮组上连接有传动链,所述传动链中的其中一节连接所述连接块。
20、优选地,所述第三驱动件包括丝杠,所述丝杠转动安装于所述第二连接板上,所述丝杠上连接有螺母,所述螺母固定于所述第三连接板上。
21、本发明还提出了室内智能贴墙壁壁纸机器人控制方法,用于控制上述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,包括以下步骤:
22、步骤1,行走处理器控制传动电机启动,带动轮毂和辊子转动,并依据所述行走处理器内预设路径规划自主移动;
23、所述行走处理器控制摄像头、定位器以及传感器启动,获取所述机器人的实时信号;所述行走处理器基于所述预设路径与所述实时信号定将所述行走机构移动到预设位置后,所述行走处理器控制所述传动电机停止,向末端处理器发送明确的初步定位完成信号;
24、步骤2,所述末端处理器接收到所述初步定位完成信号后,所述末端处理器控制第一传动件和第二传动件启动,带动载纸轴转动释放壁纸,壁纸牵引辊转动控制所述壁纸被引出,所述末端处理器控制涂胶辊转动,对所述壁纸涂胶,所述末端处理器控制壁纸输送辊和壁纸传输辊转动,牵引涂胶后的所述壁纸移动,直至壁纸的底部对齐墙壁的最下方边缘并停止,所述末端处理器控制所述第一传动件和所述第二传动件停止并生成准备完成信号;
25、步骤3,所述行走处理器接收到所述准备完成信号后,所述行走处理器控制所述摄像头、所述定位器、传动电机以及所述传感器启动,确定机器人与墙壁之间的位置关系达到进行壁纸铺贴作业的状态,所述行走处理器生成定位完成信号;
26、步骤4,所述升降处理器和所述末端处理器接收到所述定位完成信号,所述末端处理器控制所述第一传动件和所述第二传动件再次启动,以及所述升降处理器控制红外传感器、第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件启动,沿着墙壁移动安装架,对所述壁纸进行铺设;
27、步骤5:所述红外传感器检测到所述安装架移动到设定位置后,所述末端处理器控制铺贴板沿着所述安装架移动,完成壁纸的铺设,所述末端处理器控制裁纸刀裁剪所述壁纸,所述升降处理器控制多级升降机构恢复到初始位置。
28、与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
29、本发明提出了室内智能贴墙壁壁纸机器人中通过行走机构通过行走处理器获取定位器、传感器和视觉获取器采集的信号,控制移动组件将机器人移动至需要铺贴壁纸的墙壁处,对需要铺贴的壁纸进行初步定位和精细定位,然后配合多级升降机构上连接的末端执行机构中将壁纸的铺贴起始端与墙壁上铺贴壁纸的起始位置对齐,实现壁纸铺贴的定位,减免壁纸铺贴过程中的人工进行定位的步骤,降低了作业人员的工作强度,且通过该方式定位能够减少人工定位的误差以及定位效率,且壁纸铺贴过程中,作业人员只需要操作机器人进行工作,进而能够长时间进行铺贴,提高壁纸的整体铺贴效率;同时,末端执行机构中通过铺贴板对壁纸进行推平和施压,使得壁纸粘贴在墙壁上,配合多级升降机构能够使得铺贴的壁纸平整,且没有气泡等缺陷的出现,提供壁纸铺贴的美观度。
30、进一步地,本发明提出的室内智能贴墙壁壁纸机器人中在载纸轴、壁纸牵引辊、涂胶辊和壁纸输送组件的同侧端头上连接有第一传动件,第一传动件中通过第一齿带连接多个齿带轮,显示了一个步进电机带动多个齿带轮进行同步转动,极大地增强了各部件间的协同工作效率,有效避免了传统壁纸铺设过程中因各部件转速不一而导致的壁纸拉伸不均、起泡或褶皱等问题,不仅提高了壁纸铺设的平整度与美观度,还显著缩短了施工时间,降低了人工操作的复杂性和出错率。
31、更进一步地,本发明提出的室内智能贴墙壁壁纸机器人中在铺贴板上连接有第二传动件,第二传动件通过步进电机带动齿带使得铺贴板在安装架竖向移动,铺贴壁纸时,能够根据不同墙面高度和复杂程度,自动调节铺贴板的位置,确保壁纸的精确对齐和无缝拼接。相比传统的人工铺贴方式,提高了施工效率,还显著降低了人工操作的难度和劳动强度,第二传动件与铺贴板的紧密结合,也保证了在升降过程中壁纸的平整度和美观度,提升了整体装修效果。
32、更进一步地,本发明提出的室内智能贴墙壁壁纸机器人中移动组件是采用两个轮毂之间设置多个辊子,通过多个辊子将两个轮毂连接在一起,其中一个轮毂通过悬挂架连接车身架,该移动组件能够实现车辆在多个方向的灵活移动,使得机器人能够轻松应对复杂多变的环境和狭窄的空间限制,同时,在移动过程中能够平稳地使得机器人进行移动到指定的位置,悬挂架上设置有减震器,通过减震器能够减少移动组件传递至车身架上的振动,提高机器人移动的平稳性。
33、更进一步地,本发明提出的室内智能贴墙壁壁纸机器人中多级升降机构通过第一驱动件和第二驱动件驱动第二连接板在第一连接板上竖向移动,通过第三驱动件带动第三连接板在第二连接板上竖向移动,进而将末端执行机构竖向移动至指定的位置,完成对壁纸在墙壁的铺贴,该机构使得机器人能够完成不同高度墙壁上壁纸的粘贴,提高机器人的实用性。
34、更进一步地,本发明提出的室内智能贴墙壁壁纸机器人中第一驱动件和第二驱动件具是通过传动链连接驱动齿轮组,通过驱动齿轮组的转动,使得传动链移动,通过将传动链的某一节与第一连接板连接,进而通过驱动齿轮组与传动链的配合,使得第二连接板能够在第一连接板上竖向移动,调节了末端执行机构的高度,且通过多个传动链与驱动齿轮组的配合,提高第二连接板竖向移动的平稳性,进而提高壁纸铺贴过程中的平稳性,减少壁纸铺贴过程中褶皱、气泡等缺陷的出现。第三连接板与第二连接板之间的驱动是通过丝杠和螺母的配合,该配合能够使得第三连接板竖向移动,进一步提高机器人在铺贴壁纸过程中的稳定性。
35、本发明还提出了室内智能贴墙壁壁纸机器人的操作方法,本发明在铺贴壁纸过程中,通过先控制行走机构移动至墙壁的预设位置,对机器人进行初步定位,然后末端执行机构将壁纸牵引出来并涂胶,在控制行走机构移动将壁纸初始端与墙壁初始铺贴段对齐,实现壁纸的精准定位,最后控制末端执行机构与多级升降机构配合完成壁纸的铺贴,该方法能够极大地降低作业人员的工作前度,使得作业能够轻松地完成墙壁上壁纸的铺贴,提高铺贴效率。
36、·末端执行器:集载纸轴装置、壁纸牵引机构、智能裁纸系统、自动铺贴与刷胶机构于一体;区别于传统设备,末端执行器特征还在于:(1)智能调节能力:该末端执行器具备智能调节功能,可根据不同墙面材质、纹理及环境湿度等条件,自动调节刷胶量、铺贴压力等参数,以达到最佳敷贴效果;(2)远程监控与控制系统:支持远程监控与操作,用户可通过网络连接,实时查看末端执行器的工作状态与敷贴进度,并进行必要的参数调整或任务指派,实现远程智能化管理。(3)模块化设计:采用模块化设计理念,便于各部件的维护与升级,同时可根据不同作业需求灵活配置不同功能模块,提升设备的适应性与灵活性。
37、·智能多级升降机构:(1)双级升降架构:本升降台采用创新的双级升降机制,根据特征要求,该精密的机械结构设计确保升降过程平稳可靠,最大升降高度可达三米,显著拓宽了作业范围,特别适用于需要触及高处或进行垂直空间内复杂作业的场景;(2)电机驱动与重载滚珠丝杠传动:系统核心动力源自高性能电机,直接连接至重载级滚珠丝杠传动机构,根据特征要求,该设计不仅提供了强大的驱动力,还确保了升降过程中的精确控制与低噪音运行,有效提升了作业效率与设备耐用性;(3)集成平面输送设备:升降台上巧妙集成了多样化的平面输送设备,如传送带、滑轨系统等,根据特征要求,这些设备作为不同高度输送线之间的无缝连接桥梁,实现物料与工具在垂直与水平方向上的灵活调度,极大地提升物流作业的自动化程度与效率;(4)末端执行器适配性:该机构特别优化了对末端执行器的支撑与对接能力,能够稳定托举并精确调整执行器至墙壁最高位置,确保壁纸铺贴等高空作业任务的顺利完成,展现了高度的专业性与灵活性;(5)安全保障措施:为确保操作安全,本系统配备了多重安全保护装置,包括但不限于过载保护、紧急制动、高度限位传感器及防坠落设计等,全方位保障操作人员、设备及作业环境的安全。
38、·行走装置:该行走装置不仅是机器人灵活穿梭于室内空间的基石,更是通过集成先进的定位、环境建图、自主导航与智能避障功能,实现了操作任务执行的高度自主化与精准化。特征点如下:(1)行走装置的独特构型,即后轮驱动结合两轮转向,不仅提升了机器人的机动性与稳定性,还优化了转向响应速度,为精准导航提供了有力支撑;(2)通过集成高精度传感器阵列与先进算法,机器人能够实时完成对自身位置的精确判定,同时构建出详尽的室内环境地图,为自主导航规划提供可靠依据;(3)自主导航系统的智能决策能力,使机器人能够依据环境变化动态调整路径,有效避开障碍物,确保作业过程的安全与流畅;(4)避障机制的即时响应与高效执行,进一步增强了机器人在复杂场景下的适应性与鲁棒性。
1.室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,包括行走机构(1),所述行走机构(1)上方安装有多级升降机构(2),多级升降机构(2)上连接有末端执行机构(3);
2.根据权利要求1所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述载纸轴(37)、所述壁纸牵引辊(38)、所述涂胶辊(39)和所述壁纸输送组件的同侧端头上连接有第一传动件(34);
3.根据权利要求2所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述壁纸输送组件包括壁纸传输辊(311)和壁纸输送辊(310),所述壁纸传输辊(311)和所述壁纸输送辊(310)相互平行安装于所述安装板(30)上,且所述壁纸传输辊(311)和所述壁纸输送辊(310)之间存在与壁纸等厚的间隙;
4.根据权利要求1所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述安装架(31)上安装有第二传动件(35),所述第二传动件(35)连接第二铺贴板(36);
5.根据权利要求1所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述移动组件包括两个轮毂(10),两个所述轮毂(10)之间通过辊子(13)连接,其中一个所述轮毂(10)上连接有悬挂架(11)的一端,所述悬挂架(11)的另一端连接所述车身架(12)。
6.根据权利要求5所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述有悬挂架(11)的上方连接有减震器(14)的一端端头减震器(14)的另一端端头固定连接在车身架(12)的侧面上。
7.根据权利要求1所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述多级升降机构(2)包括固定架(20),所述固定架(20)固定于所述车身架(12)的上端面上,所述固定架(20)上设置有多个连接块(23),其中位于所述固定架(20)边侧的所述连接块(23)连接有第一驱动件(22),位于所述固定架(20)内侧的所述连接块(23)上连接有第二驱动件(25),所述第一驱动件(22)和所述第二驱动件(25)上连接有第一连接板(21),所述第一连接板(21)上连接有第二连接板(22),所述第二连接板(22)上连接有第三驱动件(27),所述第三驱动件(27)上连接有第三连接板(26),所述第三连接板(26)上设置有承载板(29),所述承载板(29)上连接所述安装板(30);
8.根据权利要求7所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述第一驱动件(22)和所述第二驱动件(25)均包括驱动齿轮组,所述驱动齿轮组转动安装于所述第二连接板(22)上,所述驱动齿轮组上连接有传动链,所述传动链中的其中一节连接所述连接块(23)。
9.根据权利要求1所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,其特征在于,所述第三驱动件(27)包括丝杠,所述丝杠转动安装于所述第二连接板(22)上,所述丝杠上连接有螺母,所述螺母固定于所述第三连接板(26)上。
10.室内智能贴墙壁壁纸机器人控制方法,其特征在于,用于控制权利要求1~9任意一项所述的室内智能贴墙壁壁纸机器人,包括以下步骤:
