全自动喷绘放线智能机器人的制作方法

1.本实用新型涉及一种全自动喷绘放线智能机器人，属于建筑喷涂设备技术领域。


背景技术：

2.目前对于室内建筑场地的放线多为人工手动放线，但由于建筑地下室的环境的恶劣，存在蚊虫、潮湿、黑暗等危险，对工作人员进入地下室放线带来挑战，工人的劳动强度大且线可能将线放不直，由此设计了全自动喷绘放线智能机器人。


技术实现要素：

3.全自动喷绘放线智能机器人主要用于室内场地的喷绘放线，可根据用户需求画出矩形、凸字型、凹字形等形状。机器人为全自主移动划线，无需人工参与划线，用户只需按下启动按钮，选择划线模式即可启动机器人根据需求划线。可完成、定位喷线、二构墙体轮廓线、装备式机房定位线。当划线完成后机器人驶离划线区域自动停止。
4.本实用新型采用的技术方案为全自动喷绘放线智能机器人，包括测距单元、车体、喷绘放线单元；测距单元和喷绘放线单元均安装在车体上部；测距单元共有两组，且两组对称布置；所述的测距单元中，激光测距传感器6安装在传感器支撑杆3的一端，传感器支撑杆3的另一端安装在舵机2的外壳上；车体上部设有两个舵机2，每个舵机2安装在舵机固定支架1上；舵机固定支架1安装在车体上；所述的喷绘放线单元中，墨汁箱4安装在车体下部，墨汁箱4通过导管与墨汁喷头12连接，导管上水泵，水泵与控制器13连接。
5.进一步地，所述墨汁箱4和墨汁喷头12对称布置在车体两侧，以平衡该全自动喷绘放线智能机器人再喷涂工作产生的反向作用力。
6.进一步地，所述的控制器13上设有多个控制按钮，包括启停按钮8、复位按钮9和水泵控制按钮7。
7.进一步地，所述的车体的底部周向设有多个旋转云台10，旋转云台10的底部通过连接架与减速电机11相连，减速电机11能够带动轮子16转动，并且能够绕旋转云台10进行旋转。
8.进一步地，所述车体的主体结构为钢板15，测距单元和喷绘放线单元均安装在钢板15上。
9.进一步地，所述车体上还设有电源5，电源5为锂电池。
10.进一步地，所述减速电机11通过电机驱动器14与控制器13进行连接。
11.进一步地，所述墨汁喷头12上设有调整舵机，调整舵机与控制器13进行电气连接。
12.与现有技术相比较，本实用新型具有如下技术特点：
13.1.本实用新型运用激光测距，实现位置的矫正，保证了直线行走的精度，其精度在20mm以内。
14.2.本实用新型在结构上进行了创新设计，多个部件由3d打印而成，外形美观，结构轻便，占地面积较小。
15.3.产品通过单片机控制，将工程二维图转化为程序语言输入控制器，操作简便，满足智能化的需求。
16.4.产品的喷绘系统由自主创新设计，喷墨细而均匀。
附图说明
17.图1全自动划线移动机器人整体外观图
18.图2全自动划线移动机器人结构图
19.图中：1-舵机固定支架；2-舵机；3-传感器支撑杆；4-墨汁箱；5-电池；6-激光测距传感器；7-水泵控制按钮；8-启停按钮；9-复位按钮；10-旋转云台；11-减速电机；12-墨汁喷头；13-控制器；14-电机驱动器；15-钢板；16-轮子。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型对具体说明：
21.全自动喷绘放线智能机器人，包括测距单元、车体、喷绘放线单元；测距单元和喷绘放线单元均安装在车体上部；测距单元共有两组，且两组对称布置；所述的测距单元中，激光测距传感器6安装在传感器支撑杆3的一端，传感器支撑杆3的另一端安装在舵机2的外壳上；车体上部设有两个舵机2，每个舵机2安装在舵机固定支架1上；舵机固定支架1安装在车体上；所述的喷绘放线单元中，墨汁箱4安装在车体下部，墨汁箱4通过导管与墨汁喷头12连接，导管上水泵，水泵与控制器13连接。每组测距单元中的所述激光测距传感器6用以量测车体两侧的距离，传感器支撑杆3能够绕舵机2进行转动并对相应的测量位置进行调整。
22.机器人通过控制器13连接四个直流减速电机11实现直线移动，四个减速电机11上通过连接架与旋转云台10连接，能够实现车体的横向等多角度转换运动。车体的顶部对角安装两个舵机2，其上分别连接两条激光传感器支架3约为30cm，支架末端各安装一个激光测距传感器6，通过激光测出与墙面的距离与设定距离值进行比较，并将信号反馈给减速电机11纠正，实现机器人能够直线行走而不发生偏差。墨汁喷头12安装在车体左侧，通过调整舵机的控制，实现角度任意调节。喷头与水泵相连，通过控制器控制继电器的通断来实现水泵的通断，从而控制墨汁流进喷头，喷头采用可调节流量的喷头，从而调节线的粗细，喷头最前端用软笔连接，当划线工作时通过舵机控制角度与地面进行接触。
23.1.本设备为全自动移动机器人，解决了建筑领域的人工放线不统一的问题。
24.2.本设备设计的喷绘放线系统，能较好控制流量，让喷绘的线细而均匀。
25.3.喷绘装置满足不同颜色、线宽的需求。
26.4.电源5不低于1000毫安，能够满足24小时连续作业。
27.5.划线精度在20mm以内，可完成、定位喷线、二构墙体轮廓线、装备式机房定位线。
28.将机将器人搬到指定划线区域放下，按下启动按钮。机器人上电，上方的机械臂运作旋转90
°
至程序调定位置；激光传感器红色指示灯发出光线，机械臂配合激光传感器实时监测反馈机器人位置信息，调整划线路径，划线过程采用闭环控制以保证划线精度。当机器人到达划线位置并矫正后，控制器控制抽水泵工作，抽取墨汁至喷涂机构，舵机带动喷涂机构放下至工作角度，由机器人运动控制划线轨迹。划线结束后按下停止按钮，机械臂旋转归位，水泵停止工作，防止墨汁倒流，喷涂机构回到初始角度。
29.机器人机身为390x390mm的矩形钢板经过激光加工而成，整体距地面高度100mm，刚度较好，不易发生变形，能较好的保证直线行走的运动平稳性。
30.部分构件采用的技术型号及说明如下：
31.激光测距传感器的室内最长可达80米，室外最长可达50米；测量精度
±
1mm，分辨率1mm，量程80m，其主要技术参数如下：
32.技术参数:
33.1.测量范围：0.03—80米；
34.2.测量精度(标准差)：
±
1.mm；
35.3.激光类型：635nm；
36.4.激光等级：ⅱ级，《1mw；
37.5.在距离m处光斑直径：6mm@10m，30mm@50m；
38.6.防护等级：ip40；
39.7.工作温度：-20～+70℃；
40.8.贮存温度：-20～+80℃；
41.9.重量：约60g
42.10.尺寸(长
×
宽
×
高)：4.5
×
3.8
×
1.5cm
43.驱动电机采用直流减数电机，具有力矩大、低噪音、可靠性较高等特点，是本设备移动的主要动力源。具体参数如表2所示：
44.表2 24v直流减速电机参数
[0045][0046]
ld-27mg舵机是一款大扭矩的数字舵机，其特点：超大扭力(扭矩20kg.cm)，虚位小(精加工金属齿轮)，精度高、360度转动。云台上的四个舵机用于控制机器人转向和横向移动；钢板上的舵机用于控制激光传感器转向测距；侧面喷头处的舵机用于控制喷头与地面距离，只有工作时才带动喷头与地面接触，其余矫正或不工作时时向上抬起，不与地面直接接触。
[0047]
控制器13采用arduino2560控制器，控制器13是该机器人的大脑，通过它控制机器人的行走与测距，以及执行喷绘动作。当测距时，激光测距传感器将信号反馈回来，通过控制器控制舵机和减速电机纠偏，纠偏完成后再控制舵机带动喷头工作，具体参数如表3。
[0048]
表3控制器模块参数
[0049]
[0050][0051]
本实用新型装置的操作流程及步骤如下：
[0052]
s1将机器人搬到指定划线区域放下；
[0053]
s2按下启动按钮；
[0054]
1)机器人上电，上方的机械臂运作旋转90
°
至程序调定位置；激光传感器有红色指示灯发出光线，机械臂配合激光传感器实时监测反馈机器人位置信息，调整划线路径，划线过程采用闭环控制以保证划线精度。
[0055]
2)机器人到达划线位置，控制器控制水泵工作，水泵抽取墨汁至墨汁喷头，舵机带动墨汁喷头放下至工作角度，由机器人运动控制划线轨迹。
[0056]
s3划线结束后按下停止按钮；
[0057]
机械臂旋转归位；水泵停止工作，防止墨汁倒流；喷绘放线单元回到初始位置。