一种室内施工机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种室内施工机器人，属于机器人设备领域。所述室内施工机器人包括：移动基部、执行单元、传感单元和控制单元；其中，所述执行单元包括机械臂和连接于机械臂一端的作业执行部；所述执行单元、传感单元和控制单元均运载于所述移动基部之上；所述传感单元包括设于所述移动基部上的激光雷达，以及设于所述作业执行部上的位移传感器；所述移动基部、执行单元和传感单元均与所述控制单元连接。本发明专利技术通过高精度定位的移动基部配合作业执行部上的位移传感器，有效保证了机器人墙面作业平面平整度，提高了装修机器人的工作效率。提高了装修机器人的工作效率。提高了装修机器人的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种室内施工机器人及其控制方法


[0001]本专利技术属于机器人设备领域，更具体地，涉及一种室内施工机器人及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，室内装修行业还属于劳动密集型产业，室内装修一般包括刮腻子、打磨、滚涂、贴瓷砖等工序，装修工序复杂，劳动强度大，专业性要求高，行业的自动化水平不高，效率低下，尤其是打磨作业、装修过程中产生的粉尘和噪音会损害工人的身体健康。
[0003]而且，随着劳动工人文化水平的不断提高，装修行业出现了招工困难，人力成本高的现象，所以智能装修机器人的研发是室内装修行业的必然趋势。在滚涂、喷涂以及打磨作业中，出现了个别能代替人工完成部分作业内容的机器人。然而，目前主流的装修机器人存在以下缺点：(1)作业平整度不高。室内装修对作业墙面的平整度具有很高的要求，现有的装修机器人在平整度方面仍有很大的改善空间。(2)安全问题。现存的装修机器人多采用2D激光雷达避障，机器人的移动平面是雷达的扫描盲区，具有较大的安全隐患。(3)体积庞大，升降空间有限。现存的装修机器人长度较长，重量大，升降高度有限，在厨房、卫生间等狭窄的室内易产生装修盲区。

技术实现思路

[0004]针对相关技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种室内施工机器人及其控制方法，旨在解决现有装修机器人作业平整度不高、避障盲区较大的问题。
[0005]本专利技术的一个方面提供了一种室内施工机器人，包括：移动基部、执行单元、传感单元和控制单元；其中，所述执行单元包括机械臂和连接于机械臂一端的作业执行部；
>[0006]所述执行单元、传感单元和控制单元均运载于所述移动基部之上；
[0007]所述传感单元包括设于所述移动基部上的激光雷达，以及设于所述作业执行部上的位移传感器；
[0008]所述移动基部、执行单元和传感单元均与所述控制单元连接。
[0009]进一步地，所述移动基部前后各设有一个深度相机。
[0010]进一步地，还包括升降单元；
[0011]所述升降单元位于所述移动基部上，所述机械臂的一端与所述升降单元的顶部连接。
[0012]进一步地，所述升降单元包括立柱式升降主体和立柱式升降电机。
[0013]进一步地，所述作业执行部为喷涂夹具；
[0014]所述喷涂夹具包括喷涂夹具主体、喷头和位移传感器。
[0015]进一步地，所述作业执行部为打磨夹具；
[0016]所述打磨夹具包括位移传感器、打磨夹具主体、打磨器和恒力补偿元件。
[0017]进一步地，所述作业执行部为阴阳角条夹具。
[0018]进一步地，所述控制单元的顶部装有带云台的深度相机。
[0019]本专利技术的另一方面还提供了一种基于上述室内施工机器人的控制方法，包括以下步骤：
[0020]S1、进行路径规划，控制所述机器人运动到路径的起始点；
[0021]S2、检测位移传感器与墙面之间的距离数据，利用所述距离数据获取所述作业执行部与墙面的夹角进行误差补偿；
[0022]S3、对墙面进行正式作业。
[0023]进一步地，，所述步骤S2包括：
[0024]检测两个位移传感器与墙面之间的距离数据，包括第一距离AB和第二距离CD；
[0025]根据所述第一距离AB、第二距离CD和所述作业执行部的长度数据，计算出所述作业执行部与墙面的夹角；
[0026]根据欧拉角与四元数之间的转换关系，将夹角转化为四元数，并传输给所述机械臂；
[0027]所述机械臂通过接收的四元数调整姿态，使得所述作业执行部与墙面平行。
[0028]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
[0029](1)本专利技术室内施工机器人通过高精度定位的移动基部配合作业执行部上的位移传感器，计算出作业执行部与墙面之间的夹角并进行补偿，有效保证了机器人墙面作业平面平整度，提高了装修机器人的工作效率；
[0030](2)本专利技术的室内施工机器人移动基部前后各装有2D激光雷达和深度相机，可以实现室内施工机器人的自主定位导航，利用深度相机的丰富感知信息弥补激光雷达的避障盲区如前后低矮物避障，从而实现360
°
全方位避障，极大降低了装修机器人运行过程中的安全隐患问题；
[0031](3)本专利技术室内施工机器人中的升降单元，可将执行单元托举到所需的高度，有利于在保持机器人本身体积较小的前提下，灵活地完成位于不同高度的装修作业。
附图说明
[0032]图1本专利技术实施例的室内施工机器人的整体结构；
[0033]图2为本专利技术实施例的室内施工机器人的底盘正面结构；
[0034]图3为本专利技术实施例的室内施工机器人的底盘后面结构；
[0035]图4为本专利技术实施例的室内施工机器人的机械臂结构；
[0036]图5为本专利技术实施例的室内施工机器人的喷涂夹具；
[0037]图6为本专利技术实施例中误差补偿原理示意图；
[0038]图7为本专利技术实施例的室内施工机器人的打磨夹具；
[0039]图8a为本专利技术实施例的室内施工机器人的立柱式升降最低姿态时的结构；图8b为本专利技术实施例的室内施工机器人的立柱式升降最高姿态时的结构；
[0040]图9a为本专利技术实施例的室内施工机器人的控制柜；图9b为本专利技术实施例的室内施工机器人的控制柜正面与左侧面结构；图9c为本专利技术实施例的室内施工机器人的控制柜的右侧面结构；图9d为本专利技术实施例的室内施工机器人的控制柜的后面结构。
[0041]其中，图中各附图标记：
[0042]100
‑
作业执行部、200
‑
控制单元、300
‑
机械臂、400
‑
升降单元、500
‑
移动基部、101
‑
喷涂夹具主体、102
‑
喷头、103
‑
位移传感器、104
‑
打磨夹具主体、105
‑
打磨器、106
‑
恒力补偿元件(ACF)、201
‑
空气压缩机、202
‑
数据采集卡、203
‑
电磁阀、204
‑
接线板、205
‑
PLC、206
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深度相机、207
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立柱式升降电机驱动器、208
‑
机械臂控制柜、209
‑
工控机、210
‑
恒力补偿元件控制柜、401
‑
立柱式升降主体、402
‑
立柱式升降电机、501
‑
底盘主体、502
‑
底盘前置相机、503
‑
底盘后置相机。
具体实施方式
[0043]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内施工机器人，其特征在于，包括：移动基部、执行单元、传感单元和控制单元；其中，所述执行单元包括机械臂和连接于机械臂一端的作业执行部；所述执行单元、传感单元和控制单元均运载于所述移动基部之上；所述传感单元包括设于所述移动基部上的激光雷达，以及设于所述作业执行部上的位移传感器；所述移动基部、执行单元和传感单元均与所述控制单元连接。2.如权利要求1所述的室内施工机器人，其特征在于，所述移动基部前后各设有一个深度相机。3.如权利要求1所述的室内施工机器人，其特征在于，还包括升降单元；所述升降单元位于所述移动基部上，所述机械臂的一端与所述升降单元的顶部连接。4.如权利要求3所述的室内施工机器人，其特征在于，所述升降单元包括立柱式升降主体和立柱式升降电机。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的室内施工机器人，其特征在于，所述作业执行部为喷涂夹具；所述喷涂夹具包括喷涂夹具主体、喷头和位移传感器。6.如权利要求1
‑
4任一项所述的室内施工机器人，其特征在于，所述作业执行部为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海伦，崔家旭，周伟，何凯，柳冠伊，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：