一种基于机器人的建筑构件安装系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器人的建筑构件安装系统及其控制方法，所述系统包括：吊塔，用于将建筑构件吊到安装位置的上方，并在使建筑构件下降时，发送同步信号；机器人，用于吸住所述建筑构件并调整所述建筑构件的姿态；然后接收所述同步信号，根据所述同步信号调整自身姿态，以使建筑构件保持当前的姿态垂直下降；所述机器人包括控制器、通信模块、摄像头、设有运动机构的底座以及安装在所述底座上的机械臂；所述底座上设有定位雷达，所述机械臂在底座一端设有升降部，所述机械臂在另一端设有电磁铁吸盘。本发明专利技术通过机器人配合吊塔安装建筑构件，替代人工作业，能够保障工人的安全。本发明专利技术可以广泛应用于建筑自动化领域。

A Robot-based Building Component Installation System and Its Control Method

The invention discloses a robot-based installation system for building components and its control method. The system includes a suspension tower for lifting the building components above the installation position and sending a synchronous signal when the building components are lowered; a robot for absorbing the building components and adjusting the posture of the building components; and then receiving the synchronous signal, according to the description. The robot includes a controller, a communication module, a camera, a base with a motion mechanism and a mechanical arm mounted on the base. The base is equipped with a positioning radar. The mechanical arm is equipped with a lifting part at one end of the base, and the mechanical arm is equipped with an electromagnet suction at the other end. Dish. The invention can ensure the safety of workers by installing building components with robots and towers instead of manual work. The invention can be widely applied in the field of building automation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人的建筑构件安装系统及其控制方法
本专利技术涉及建筑自动化领域，尤其是一种基于机器人的建筑构件安装系统及其控制方法。
技术介绍
目前随着建筑技术的发展，很多新建的楼盘都在运用模块化的建筑构件进行施工，使得建筑的施工可以像搭积木一样简单。搭建建筑所用的建筑构件，在工厂中被生产出来后运输到施工现场进行安装。为了保证建筑构件和建筑构件之间能够进行连接，一般会在建筑构件底部预留安装孔，而在建筑构件顶部预留钢筋。这样，两个建筑构件之间就可以通过安装孔和钢筋安装在一起，然后施工人员可以从建筑构件侧面的胶水孔往两个建筑构件的连接处灌胶水或者水泥等物质，使两个建筑构件固定连接。在建筑构件安装时，一般是通过吊机将建筑构件吊到预定的安装位置上方，由于吊机驾驶员的视野受到限制以及吊机精度有限，只能将建筑构件吊到大致的位置上方，然后再通过三四个工人来微调建筑构件的位置和方向。通过人工进行操作，如果吊机出现故障，建筑构件容易砸到工人，不安全。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种安全的基于机器人的建筑构件安装系统及其控制方法。本专利技术所采取的第一种技术方案是：一种基于机器人的建筑构件安装系统，包括：吊塔，用于将建筑构件吊到安装位置的上方，并在使建筑构件下降时，发送同步信号；机器人，用于吸住所述建筑构件并调整所述建筑构件的姿态；然后接收所述同步信号，根据所述同步信号调整自身姿态，以使建筑构件保持当前的姿态垂直下降；所述机器人包括控制器、通信模块、摄像头、设有运动机构的底座以及安装在所述底座上的机械臂；所述底座上设有定位雷达，所述机械臂在远离底座的一端设有电磁铁吸盘，所述机械臂在连接底座的一端设有升降部；所述控制器分别与通信模块、运动机构、定位雷达、机械臂和摄像头连接。进一步，所述电磁铁吸盘上设有十字形或者Y字形的凹槽。进一步，所述电磁铁吸盘上还安装有距离传感器，所述距离传感器与控制器连接。进一步，所述机械臂设有至少四个关节。进一步，所述机器人上还设有警示灯。本专利技术所采取的第二种技术方案是：一种基于机器人的建筑构件安装系统的控制方法，用于所述机器人的控制器，包括以下步骤：当机器人移动到作业位置时，获取摄像头采集的图像；从所述图像中识别建筑构件的连接件；根据所述连接件在图像中的位置、形状和大小，得到连接件与机器人当前的相对位置关系；根据所述连接件与机器人当前的相对位置关系，通过运动逆解算法得到机械臂的第一调整参数；根据所述第一调整参数调整机械臂的姿态，使电磁铁吸盘与所述连接件接触，并控制电磁铁吸盘吸住所述连接件；根据安装位置，得到连接件在当前高度的正确位置；根据连接件在当前高度的正确位置，通过运动逆解算法得到机械臂的第二调整参数；根据所述第二调整参数调整机械臂的姿态，使建筑构件移动到安装位置的正上方；接收吊塔发送的同步信号；根据所述同步信号调整机械臂的姿态，使建筑构件以当前的姿态垂直下降。进一步，所述根据所述同步信号调整机械臂的姿态，其具体为：根据所述同步信号，得到建筑构件当前的下降速度；根据建筑构件当前的下降速度调整升降部的下降速度。进一步，在所述获取摄像头采集的图像的步骤之前，还包括以下步骤：确定机器人与作业位置的相对位置关系；根据所述机器人与作业位置的相对位置关系，控制运动机构将机器人移动到作业位置。进一步，所述确定机器人与作业位置的相对位置关系，其具体包括：获取定位雷达采集的数据；根据定位雷达采集的数据，确定机器人与安装位置的相对位置关系；根据所述机器人与安装位置的相对位置关系，确定机器人与作业位置的相对位置关系。进一步，所述控制电磁铁吸盘吸住所述连接件，其具体包括：获取电磁铁吸盘上的距离传感器采集的参数；根据所述距离传感器采集的参数，判断电磁铁吸盘是否已经与连接件贴合；若是，则向电磁铁吸盘供电，使电磁铁吸盘产生吸力；反之，则将机械臂复位，并返回执行所述获取摄像头采集的图像的步骤。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过机器人配合吊塔安装建筑构件，替代人工作业，能够保障工人的安全。附图说明图1为本专利技术一种具体实施例的建筑构件的结构示意图；图2为本专利技术一种具体实施例的基于机器人的建筑构件安装系统的示意图；图3为本专利技术一种具体实施例的机器人的结构示意图；图4为本专利技术一种具体实施例的机器人的模块框图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体的实施例对本专利技术进行进一步的说明。在实施本方案前，我们需要在建筑构件的生产过程中，在建筑构件的设定位置上设置连接件，所述连接件由铁、钴、镍等铁磁性金属制成，其可以被电磁铁吸住。所述连接件的截面可以是十字形或者Y型，以便于被图像识别算法所识别，同时也便于机器人在吸住连接件后着力。如图1所示，我们可以在建筑构件100的多个侧面上设置若干个连接件101，以便于机器人可以从不同的方向吸住建筑构件100，有利于在施工时调整机器人的作业位置。如图2所示，本实施例公开了一种基于机器人的建筑构件安装系统，该系统包括吊塔200和机器人300。吊塔200，用于将建筑构件100吊到安装位置400的上方，并在使建筑构件100下降时，发送同步信号；机器人300，用于吸住所述建筑构件100并将所述建筑构件100准确地引导到安装位置400正上方；然后接收所述同步信号，根据所述同步信号调整自身姿态，以使建筑构件100保持当前的姿态垂直下降；参照图3，所述机器人包括控制器、通信模块、摄像头、设有运动机构的底座301以及安装在所述底座301上的机械臂302；所述底座上设有定位雷达，所述机械臂302在远离底座301的一端设有电磁铁吸盘3021，所述机械臂302在连接底座301的一端设有升降部3022。参照图4，所述控制器分别与通信模块、运动机构、定位雷达、机械臂和摄像头连接。其中，机械臂可以采用多关节的机械臂实现，优选地采用四个以上关节的机械臂，所述机械臂应当可以调整所述电磁铁吸盘的位置以及角度，所述位置包括前后、左右和高低。所述升降部可以采用丝杆结构或者液压式结构实现。所述运动机构可以用若干个电机配合履带或者若干个万向轮实现。所述运动机构应当能够驱动机械人准确地移动。所述运动机构可以带动机器人前进、后退、转弯以及原地旋转。所述定位雷达用于确认安装位置与机器人的相对位置。在一些实施例中，我们也可以通过人工遥控的方式，控制机器人移动到准确的作业位置。所述作业位置一般设置在安装位置旁边，我们预先向机器人输入作业位置和安装位置的相对位置关系，使得机器人可以准确地引导建筑构件的安装。在另一些实施例中，机器人可以通过定位雷达扫描安装位置上的钢筋，并根据钢筋的分布情况以及各钢筋与机器人的距离确定安装位置与机器人的相对位置关系，并结合作业位置与安装位置的关系，得到机器人与作业位置的相对位置关系，然后机器人自行运动到作业位置。在另一些实施例中，机器人可以通过图像识别的方式，直接识别设置在作业位置的识别特征，如二维码等。机器人根据这些识别标签确定作为位置与自身的相对位置关系，然后机器人自行运动到作业位置。在本实施例中，吊塔起到承重的作用，而机器人所起到的作用是将建筑构件移动到安装位置的上正方，并控制电磁铁吸盘建筑构件，然后通过姿态调整使电磁铁吸盘与吊塔同步下降，使得建筑构件在下降时保持正确的姿态。在实际应用中，吊塔先将建筑构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器人的建筑构件安装系统，其特征在于：包括：吊塔，用于将建筑构件吊到安装位置的上方，并在使建筑构件下降时，发送同步信号；机器人，用于吸住所述建筑构件并调整所述建筑构件的姿态；然后接收所述同步信号，根据所述同步信号调整自身姿态，以使建筑构件保持当前的姿态垂直下降；所述机器人包括控制器、通信模块、摄像头、设有运动机构的底座以及安装在所述底座上的机械臂；所述底座上设有定位雷达，所述机械臂在远离底座的一端设有电磁铁吸盘，所述机械臂在连接底座的一端设有升降部；所述控制器分别与通信模块、运动机构、定位雷达、机械臂和摄像头连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人的建筑构件安装系统，其特征在于：包括：吊塔，用于将建筑构件吊到安装位置的上方，并在使建筑构件下降时，发送同步信号；机器人，用于吸住所述建筑构件并调整所述建筑构件的姿态；然后接收所述同步信号，根据所述同步信号调整自身姿态，以使建筑构件保持当前的姿态垂直下降；所述机器人包括控制器、通信模块、摄像头、设有运动机构的底座以及安装在所述底座上的机械臂；所述底座上设有定位雷达，所述机械臂在远离底座的一端设有电磁铁吸盘，所述机械臂在连接底座的一端设有升降部；所述控制器分别与通信模块、运动机构、定位雷达、机械臂和摄像头连接。2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的建筑构件安装系统，其特征在于：所述电磁铁吸盘上设有十字形或者Y字形的凹槽。3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的建筑构件安装系统，其特征在于：所述电磁铁吸盘上还安装有距离传感器，所述距离传感器与控制器连接。4.根据权利要求1所述的一种基于机器人的建筑构件安装系统，其特征在于：所述机械臂设有至少四个关节。5.根据权利要求1所述的一种基于机器人的建筑构件安装系统，其特征在于：所述机器人上还设有警示灯，所述警示灯与控制器连接。6.一种如权利要求1所述的基于机器人的建筑构件安装系统的控制方法，用于所述机器人的控制器，其特征在于：包括以下步骤：当机器人移动到作业位置时，获取摄像头采集的图像；从所述图像中识别建筑构件的连接件；根据所述连接件在图像中的位置、形状和大小，得到连接件与机器人当前的相对位置关系；根据所述连接件与机器人当前的相对位置关系，通过运动逆解算法得到机械臂的第一调整参数；根据所述第一调整参数调整机械臂的姿态，使电磁铁吸盘与所述连接件接...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭海源，吴继忠，夏畅，柯秋菊，吴秋菊，王映飞，吴泓君，
申请(专利权)人：广州圣安环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44