本發(fā)明涉及磚瓦的灌漿。在特定形式中，本公開涉及用于灌漿磚瓦的機器人灌漿機。

背景技術(shù)：

1、磚瓦安裝在表面上后，通常注入漿料以填充相鄰磚瓦之間(或邊緣磚瓦與墻之間)的間隙。漿料是凝固堅硬的流體混合物，典型地是由水、水泥組成的基于水泥的流體混合物，并且具體取決于應(yīng)用、添加劑(如砂石和聚合物)。環(huán)氧樹脂和聚合物漿料也用于某些應(yīng)用。漿料用于增加磚瓦的機械強度(即支撐邊緣并保持其間隔開)、保護(hù)磚瓦下方的表面、以及改善磚瓦的視覺外觀。

2、安置漿料是費力的過程，在這個過程中，使用諸如抹子或漿料浮板之類的工具將漿料推入間隙。然后，使用海綿或布逐漸清除磚瓦上的多余漿料(還要注意不要破壞/清除磚瓦之間的漿料)?？紤]到任務(wù)的手動性和艱巨性，已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試來開發(fā)改進(jìn)的工具和設(shè)備(包括自動化機器人)。然而，這是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因為必須在以各種幾何形狀鋪設(shè)的各種不同尺寸、形狀和顏色的磚瓦上進(jìn)行灌漿。具體而言，周長尺寸和形狀差異較大，必須注意邊緣灌漿，避免墻體或周圍區(qū)域有漿料。此外，灌漿必須在各種各樣的照明和環(huán)境條件(例如室內(nèi)和室外位置)下進(jìn)行。因此，迄今為止開發(fā)的許多工具或設(shè)備僅用于諸如清潔海綿或在遠(yuǎn)離邊界的大開放區(qū)域中操作的特定任務(wù)。因此，與用抹子和海綿的經(jīng)驗豐富的人相比，灌漿機/貼面機仍然效率低下，因為抹子和海綿更通用并且能夠在各種位置和環(huán)境中灌漿各種不同的磚瓦(包括角落和邊緣)。

3、因此，需要提供用于灌漿磚瓦的改進(jìn)的自動化系統(tǒng)，或者至少提供對現(xiàn)有系統(tǒng)有用的替代方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)第一方面，提供了一種自主灌漿機器人設(shè)備，包括：

2、框架；

3、漿料清潔裝置，包括：

4、形成環(huán)的海綿帶；

5、箱體；

6、海綿帶清潔和張緊組件，其包括多個輥；

7、前海綿引導(dǎo)組件，其被配置成引導(dǎo)所述海綿帶越過前尖端；和

8、前支撐組件，其安裝到所述框架并且被配置成支撐所述前海綿引導(dǎo)組件，以及控制所述前海綿引導(dǎo)組件的高度和所述前海綿引導(dǎo)組件相對于所述自主灌漿機器人設(shè)備的豎直軸線的傾斜角；

9、漿料擠出機，其包括漿料擠出機安裝組件和電動柱塞，所述漿料擠出機安裝組件支撐漿料儲存容器或者被配置成容納和支撐可移除的漿料儲存容器，其中所述漿料儲存容器或所述可移除的漿料儲存容器終止于具有槽的噴嘴并且被配置成容納所述電動柱塞，并且所述漿料擠出機安裝組件被配置成控制所述噴嘴的位置和高度并且控制所述噴嘴相對于所述自主灌漿機器人設(shè)備的所述豎直軸線的傾斜角；

10、電力系統(tǒng)，其被配置成向所述自主灌漿機器人設(shè)備提供電力；

11、驅(qū)動系統(tǒng)，其被配置成驅(qū)動所述自主灌漿機器人設(shè)備；

12、控制系統(tǒng)，其包括至少一個處理器、至少一個存儲器、至少一個lidar、至少一個成像傳感器和至少一個運動傳感器，其中所述至少一個成像傳感器安裝到所述框架以觀察所述自主灌漿機器人設(shè)備前面的復(fù)合視場，并且所述至少一個運動傳感器被配置成檢測所述自主灌漿機器人設(shè)備的運動，并且所述控制系統(tǒng)被配置成：至少處理多個圖像和多個lidar掃描以映射房間并識別多條漿料線，其中每條漿料線對應(yīng)于磚瓦之間的間隙；以及控制所述驅(qū)動系統(tǒng)、所述漿料擠出機和所述漿料清潔裝置以控制從所述噴嘴擠出漿料并清除磚瓦上的多余漿料，使得在擠出漿料時，所述槽沿所述漿料線對齊。

13、在一種形式中，所述噴嘴的所述槽終止于噴嘴尖端，并且當(dāng)從側(cè)面觀察時，所述噴嘴的前表面相對于所述噴嘴尖端和所述豎直軸線向后傾斜，使得從所述漿料線到所述前表面的角度大于90度，并且當(dāng)從前面觀察時，所述噴嘴具有對稱的倒角輪廓，使得左側(cè)和右側(cè)各自限定與所述豎直軸線成小于45度的開口角度。

14、在進(jìn)一步的形式中，所述槽包括多個間隙，每個間隙由突出分離部分開，所述突出分離部從所述槽突出以將漿料壓縮到磚瓦間隙中。

15、在一種形式中，所述漿料擠出機安裝組件安裝在所述前海綿引導(dǎo)組件上，使得傾斜所述前海綿引導(dǎo)組件也傾斜所述漿料擠出機安裝組件。

16、在進(jìn)一步的形式中，所述漿料儲存容器是漿料筒，并且所述漿料擠出機安裝組件包括下支座和上支座，其中，所述下支座具有倒u形輪廓，使得當(dāng)所述下支座安裝到所述前海綿引導(dǎo)組件時，所述u形的臂限定所述帶穿過的間隙，并且所述上支座被配置成支撐所述漿料筒并且包括一對導(dǎo)軌，所述一對導(dǎo)軌從所述上支座向后延伸并且連接到端蓋，所述端蓋支撐所述電動柱塞裝置，并且線性致動器裝置被配置成控制所述漿料筒沿著所述導(dǎo)軌延伸和縮回，以控制所述噴嘴尖端相對于所述上支座的前表面的位置，并且其中所述上支座被配置成被驅(qū)動離開所述下支座，以便當(dāng)所述前海綿引導(dǎo)組件傾斜時控制所述噴嘴尖端的定向。

17、在一種形式中，所述前海綿引導(dǎo)組件包括主支撐結(jié)構(gòu)和多個輥，所述漿料擠出機安裝組件安裝在所述主支撐結(jié)構(gòu)上，所述多個輥限定圍繞所述主支撐結(jié)構(gòu)的前帶路徑，所述多個輥包括用于容納和驅(qū)動所述帶的第一前動力輥、位于所述前動力輥遠(yuǎn)側(cè)且具有比所述前動力輥的直徑小的末端輥，所述末端輥限定所述前尖端，并且將所述帶引導(dǎo)到所述前動力輥上方和下方以及朝向后引導(dǎo)輥，以用于引導(dǎo)所述帶朝向海綿帶清潔和張緊組件返回。

18、在進(jìn)一步的形式中，所述框架包括主體框架和從所述主體框架向前延伸的前框架，并且所述前支撐組件包括第一支撐結(jié)構(gòu)和第二支撐結(jié)構(gòu)，所述第一支撐結(jié)構(gòu)安裝到所述前框架并且支撐樞轉(zhuǎn)裝置，所述第二支撐結(jié)構(gòu)支撐所述前海綿引導(dǎo)組件，其中所述第二支撐結(jié)構(gòu)的高度相對于所述第一支撐結(jié)構(gòu)是可調(diào)節(jié)的，并且所述樞轉(zhuǎn)裝置包括前樞轉(zhuǎn)支座，所述前樞轉(zhuǎn)支座支撐前樞轉(zhuǎn)輥和后輥，其中所述前樞轉(zhuǎn)輥將來自所述海綿帶清潔和張緊組件的所述海綿帶朝向所述前動力輥引導(dǎo)，并且所述后輥接收來自所述后引導(dǎo)輥的所述海綿帶并將所述海綿帶引導(dǎo)到所述海綿帶清潔和張緊組件；所述前海綿引導(dǎo)組件連接到所述前樞轉(zhuǎn)支座，并且所述前海綿引導(dǎo)組件的傾斜是由所述第二支撐結(jié)構(gòu)驅(qū)動的，所述第二支撐結(jié)構(gòu)使所述前樞轉(zhuǎn)支座和所述前樞轉(zhuǎn)輥樞轉(zhuǎn)。

19、在進(jìn)一步的形式中，所述后輥是能夠相對于所述前樞轉(zhuǎn)輥獨立樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)輥，使得所述后輥的樞轉(zhuǎn)角度能夠不同于所述前樞轉(zhuǎn)輥的樞轉(zhuǎn)角度。在進(jìn)一步的形式中，所述設(shè)備還包括一組級聯(lián)樞轉(zhuǎn)輥，其中所述一組級聯(lián)樞轉(zhuǎn)輥中的每個輥是可樞轉(zhuǎn)的，使得所述級聯(lián)樞轉(zhuǎn)輥的總樞轉(zhuǎn)角度或樞轉(zhuǎn)范圍大于每個單獨的樞轉(zhuǎn)輥的樞轉(zhuǎn)角度或樞轉(zhuǎn)范圍，并且所述一組樞轉(zhuǎn)輥包括所述前樞轉(zhuǎn)輥和一個或多個額外的樞轉(zhuǎn)輥，或者所述一組樞轉(zhuǎn)輥包括所述后輥和一個或多個額外的樞轉(zhuǎn)輥，并且所述后輥也是能夠相對于所述前樞轉(zhuǎn)輥獨立樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)輥，使得所述后輥的樞轉(zhuǎn)角度能夠不同于所述前樞轉(zhuǎn)輥的樞轉(zhuǎn)角度，或者所述一組樞轉(zhuǎn)輥包括兩組樞轉(zhuǎn)輥，其中第一組樞轉(zhuǎn)輥包括所述前樞轉(zhuǎn)輥和一個或多個額外的樞轉(zhuǎn)輥，并且第二組樞轉(zhuǎn)輥包括所述后輥和一個或多個額外的樞轉(zhuǎn)輥，并且所述后輥也是能夠相對于所述前樞轉(zhuǎn)輥獨立樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)輥，使得所述后輥的樞轉(zhuǎn)角度能夠不同于所述前樞轉(zhuǎn)輥的樞轉(zhuǎn)角度。

20、在進(jìn)一步的形式中，所述第二支撐結(jié)構(gòu)包括左框架和右框架，以及一個或多個導(dǎo)軌和螺紋桿，所述一個或多個導(dǎo)軌在所述左框架和所述右框架之間延伸并且穿過所述前海綿引導(dǎo)組件的所述主支撐結(jié)構(gòu)中的孔，所述螺紋桿在所述左框架和所述右框架之間延伸并且穿過所述前海綿引導(dǎo)組件的所述主支撐結(jié)構(gòu)中的水平滑動裝置中的螺紋螺母；所述左框架和右框架中的一者或兩者包括馬達(dá)裝置以及多個導(dǎo)桿和一個或多個螺紋桿，所述馬達(dá)裝置驅(qū)動所述螺紋桿旋轉(zhuǎn)，所述螺紋桿驅(qū)動所述螺紋螺母沿著所述螺紋桿，使得所述水平滑動裝置將水平運動轉(zhuǎn)化為所述前海綿引導(dǎo)組件的旋轉(zhuǎn)和傾斜，所述多個導(dǎo)桿和一個或多個螺紋桿將所述第一支撐結(jié)構(gòu)連接到所述第二支撐結(jié)構(gòu)，并且一個或多個馬達(dá)驅(qū)動所述螺紋桿的旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)所述第一支撐結(jié)構(gòu)相對于所述第二支撐結(jié)構(gòu)的高度。

21、在一種形式中，所述框架包括主體框架和從所述主體框架向前延伸的前框架，并且所述至少一個成像傳感器包括觀察復(fù)合視場的至少兩個成像傳感器，其中至少一個傳感器沿向前方向安裝到所述前框架的遠(yuǎn)端，并且至少一個成像傳感器沿向下方向安裝到所述前框架的遠(yuǎn)端。

22、在一種形式中，所述多個輥引導(dǎo)所述海綿帶通過所述海綿帶清潔和張緊組件內(nèi)的蛇形路徑，并且所述多個輥包括多個擠壓輥、多個沖洗輥、多個動力驅(qū)動輥和多個張緊輥，其中所述多個擠壓輥中的至少兩者位于所述箱體中并接收來自所述前支撐組件的所述海綿帶，并且被配置成將漿料擠出所述海綿帶并將所述海綿帶朝向位于所述箱體中的所述多個沖洗輥引導(dǎo)；所述至少一個張緊輥將所述海綿帶從所述海綿帶清潔和張緊組件導(dǎo)向所述前樞轉(zhuǎn)輥，并且每個所述張緊輥被安裝到配置成調(diào)節(jié)所述張緊輥的位置以控制所述海綿帶中的張力的馬達(dá)。

23、在一種形式中，控制系統(tǒng)被配置成：

24、通過在所述房間周圍驅(qū)動所述自主灌漿機器人設(shè)備并收集所述多個圖像、所述多個lidar掃描和來自所述至少一個運動傳感器的運動數(shù)據(jù)、使用同時定位和映射(slam)算法來處理所述多個lidar掃描和運動數(shù)據(jù)以生成所述房間的映射、以及處理所述多個圖像以識別對應(yīng)于所述房間中的磚瓦之間的間隙的所述多條漿料線，來映射所述房間并識別所述房間內(nèi)的所述多條漿料線；

25、通過逐步選擇所述映射中的每條漿料線對房間進(jìn)行灌漿，直到所有漿料線被選擇和灌漿，并且對于每條所選漿料線：

26、將所述自主灌漿機器人設(shè)備驅(qū)動到起始位置；

27、通過控制所述漿料擠出機的所述噴嘴的位置并驅(qū)動所述自主灌漿機器人設(shè)備跟隨所述漿料線，將漿料從安裝在所述自主灌漿機器人設(shè)備上的所述漿料擠出機施加到所述漿料線中，其中使用來自所述至少一個運動傳感器的運動數(shù)據(jù)和來自隨著所述自主灌漿機器人設(shè)備移動時捕獲的所述至少一個圖像傳感器的多個圖像來持續(xù)地更新精確位置

28、和旋轉(zhuǎn)角度；

29、使用由安裝在所述自主灌漿機器人設(shè)備上的所述前海綿導(dǎo)向組件引導(dǎo)的海綿帶，來回溯所述漿料線并且從所述漿料線清除多余的漿料；

30、其中，如果所述漿料線是邊緣漿料線，則所述漿料擠出機和所述前海綿引導(dǎo)組件以傾斜角傾斜，以將所述噴嘴和所述帶引導(dǎo)到所述邊緣漿料線上方。

31、在進(jìn)一步的形式中，所述運動傳感器包括一個或多個測距傳感器，所述一個或多個測距傳感器被配置成監(jiān)測所述自主灌漿機器人設(shè)備的一個或多個輪的旋轉(zhuǎn)。

32、在進(jìn)一步的形式中，識別所述漿料線是在使用所述slam算法映射所述房間之后執(zhí)行的。

33、在進(jìn)一步的形式中，當(dāng)識別所述多條漿料線時并且當(dāng)更新所述精確位置和所述旋轉(zhuǎn)角度時，通過計算機視覺方法處理所述多個圖像以識別多條線，然后所述多條線按角度被分割成多個存儲區(qū)，其中每個存儲區(qū)具有預(yù)定的角度范圍，并且針對每個存儲區(qū)，確定所述存儲區(qū)中的線的平均方向，并且將每條線的中間投影在所述存儲區(qū)的平均方向的范數(shù)上以獲得投影點，并且通過投影點將線分組，其中每個分組對應(yīng)于其方向和中心被設(shè)置為分組中的線的中間方向和中心的單個真實漿料線。

34、在進(jìn)一步的形式中，所述存儲區(qū)的預(yù)定的角度范圍為15度。

35、在一種形式中，所述設(shè)備還包括標(biāo)記器，其中所述標(biāo)記器適于安裝到所述噴嘴、所述漿料儲存容器或所述可移除的漿料儲存容器，或者所述漿料擠出機被配置成容納包括標(biāo)記器的可移除的標(biāo)記器筒，并且所述控制系統(tǒng)還被配置成基于由所述至少一個存儲器存儲的鋪磚計劃使用所述標(biāo)記器來標(biāo)記出鋪磚映射。

36、在進(jìn)一步的形式中，所述控制系統(tǒng)被配置成在根據(jù)一個或多個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)生成所述房間的映射之后生成所述鋪磚計劃。

37、根據(jù)第二方面，提供了一種控制自主灌漿機器人設(shè)備的方法，包括：

38、通過在房間周圍驅(qū)動自主灌漿機器人設(shè)備、從安裝在所述自主灌漿機器人設(shè)備上的至少一個成像傳感器收集多個圖像、從安裝在所述自主灌漿機器人設(shè)備上的至少一個lidar收集多個lidar掃描、以及從被配置成檢測所述自主灌漿機器人設(shè)備的運動的至少一個運動傳感器收集運動數(shù)據(jù)、使用同時定位和映射(slam)算法來處理所述多個圖像、所述多個lidar掃描和所述運動數(shù)據(jù)以生成所述房間的映射、以及處理所述多個圖像以識別對應(yīng)于所述房間中磚瓦之間的間隙的多條漿料線，來映射所述房間并識別所述房間內(nèi)的多條漿料線；

39、通過逐步選擇所述映射中的每條漿料線對房間進(jìn)行灌漿，直到所有漿料線被選擇和灌漿，并且對于每條所選漿料線：

40、將所述自主灌漿機器人設(shè)備驅(qū)動到起始位置；

41、通過控制漿料擠出機的噴嘴的位置并驅(qū)動所述自主灌漿機器人設(shè)備跟隨所述漿料線，將灌漿從安裝在所述自主灌漿機器人設(shè)備上的所述漿料擠出機施加到所述漿料線中，其中隨著所述自主灌漿機器人設(shè)備移動時使用來自所述至少一個運動傳感器的運動數(shù)據(jù)和來自捕獲的所述至少一個圖像傳感器的多個圖像來持續(xù)地更新精確位置和旋轉(zhuǎn)角度；

42、使用由安裝在所述自主灌漿機器人設(shè)備上的前海綿引導(dǎo)組件引導(dǎo)的海綿帶，來回溯所述漿料線并且從所述漿料線清除多余的漿料；

43、其中，如果漿料線是邊緣漿料線，則所述漿料擠出機和所述前海綿引導(dǎo)組件以傾斜角傾斜，以將所述噴嘴和所述帶引導(dǎo)到所述邊緣漿料線上方。

44、在一種形式中，所述運動傳感器包括一個或多個測距傳感器，所述一個或多個測距傳感器被配置成監(jiān)測所述自主灌漿機器人設(shè)備的一個或多個輪的旋轉(zhuǎn)。

45、在進(jìn)一步的形式中，識別所述漿料線是在使用所述slam算法映射所述房間之后執(zhí)行的。

46、在一種形式中，識別所述多條漿料線時并且當(dāng)更新所述精確位置和所述旋轉(zhuǎn)角度時，通過計算機視覺方法處理所述多個圖像以識別多條線，然后所述多條線被按角度被分割成多個存儲區(qū)，其中每個存儲區(qū)具有預(yù)定的角度范圍，并且針對每個存儲區(qū)，確定所述存儲區(qū)中的線的平均方向，并且將每條線的中間投影在所述存儲區(qū)的平均方向的范數(shù)上以獲得投影點，并且通過投影點將線分組，其中每個分組對應(yīng)于其方向和中心被設(shè)置為分組中的線的中間方向和中心的單個真實漿料線。

47、在進(jìn)一步的形式中，每個存儲區(qū)的預(yù)定角度范圍是15度。

48、在一種形式中，該方法還包括在根據(jù)一個或多個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)生成所述房間的映射之后生成鋪磚計劃。

49、根據(jù)第三方面，提供了一種自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備，包括：

50、框架；

51、標(biāo)記器支撐組件，其支撐具有標(biāo)記器尖端的標(biāo)記器，并且所述標(biāo)記器支撐組件被配置成控制所述標(biāo)記器尖端的位置和高度并且控制所述標(biāo)記器尖端相對于所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備的豎直軸線的傾斜角；

52、電力系統(tǒng)，其被配置成向所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備提供電力；

53、驅(qū)動系統(tǒng)，其被配置成驅(qū)動所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備；

54、控制系統(tǒng)，其包括至少一個處理器、至少一個存儲器、至少一個lidar、至少一個成像傳感器和至少一個運動傳感器，其中所述至少一個成像傳感器被安裝到所述框架以觀察所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備前面的復(fù)合視場，并且所述至少一個運動傳感器被配置成檢測所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備的運動，并且所述控制系統(tǒng)被配置成：至少處理多個圖像和多個lidar掃描，以根據(jù)鋪磚計劃映射房間并標(biāo)記磚瓦的位置，并且控制所述驅(qū)動系統(tǒng)和所述標(biāo)記器支撐組件以控制標(biāo)記。

55、在一種形式中，所述控制系統(tǒng)被配置成在根據(jù)一個或多個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)生成所述房間的映射之后生成所述鋪磚計劃。

56、根據(jù)第四方面，提供了一種控制自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備的方法，包括：

57、通過在房間周圍驅(qū)動自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備、從安裝在所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備上的至少一個lidar收集多個lidar掃描、以及從被配置成檢測所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備的運動的至少一個運動傳感器收集運動數(shù)據(jù)、并且使用同時定位和映射(slam)算法來處理所述多個lidar掃描和所述運動數(shù)據(jù)以生成所述房間的映射，來映射房間；

58、通過控制標(biāo)記器支撐組件的標(biāo)記器尖端的位置并驅(qū)動所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備跟隨標(biāo)記路徑，通過安裝在標(biāo)記器支撐組件上的標(biāo)記器根據(jù)鋪磚計劃來標(biāo)記多個標(biāo)記位置以用于鋪設(shè)磚瓦，所述標(biāo)記器支撐組件安裝在所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備上，其中隨著所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備移動使用來自所述至少一個運動傳感器的所述運動數(shù)據(jù)和來自安裝在所述自主磚瓦標(biāo)記機器人設(shè)備上的至少一個成像傳感器捕獲的多個圖像來持續(xù)地更新精確位置和旋轉(zhuǎn)角度，其中如果所述標(biāo)記位置是邊緣標(biāo)記位置，則所述標(biāo)記器支撐組件以傾斜角傾斜以將所述標(biāo)記器的尖端引導(dǎo)到所述邊緣標(biāo)記位置上方。

59、在一種形式中，該方法還包括：在根據(jù)一個或多個設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)生成所述房間的映射之后生成所述鋪磚計劃，所述鋪磚計劃包括多個標(biāo)記位置。

60、根據(jù)第五方面，提供了一種計算機可讀介質(zhì)，包括用于使處理器實現(xiàn)第二或第四方面的方法的指令。