本發(fā)明涉及建筑機器人，具體地，涉及一種墻面抹灰機器人行走施工控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、墻面抹灰機器人為地面全向移動機器人，底盤具有x、y、yaw三個方向自由度，其中，x方向為橫向，y方向為縱向，yaw方向為角度方向。墻面抹灰機器人在房間內(nèi)以順時針順序進行作業(yè)，即從機器人本體看向施工墻面時機器人始終向右移動完成施工任務(wù)?，F(xiàn)有的抹灰機器人采用slam(simultaneous?localization?and?mapping，同步定位與建圖)定位進行行走控制，其存在以下問題：

2、1、墻面抹灰機器人需要在半開放式的環(huán)境中移動施工，其特點是移動軌跡簡單、施工工藝精度要求高。

3、2、在現(xiàn)有slam方案中，單線激光雷達slam精度高、對算力要求低，能夠滿足上述要求，然而所處施工環(huán)境常常伴隨地面起伏大的情況，進而引發(fā)里程計失真和特征突變的問題，容易導(dǎo)致slam定位不準，甚至定位丟失的情況。

4、3、在工廠、辦公樓等非住宅場景，常常還伴隨著施工場景的slam定位基準缺失的問題，slam的定位難度高，且在大尺度場景下對激光雷達的測距范圍提出了更高的要求。

5、4、為保證抹灰垂平度，抹灰工藝的施工基準為人工布置的激光標線儀，而slam技術(shù)以墻面為基準進行定位導(dǎo)航，容易因地圖模型相較于環(huán)境的偏差導(dǎo)致定位偏差，進而引發(fā)自動施工流程斷開。

6、5、墻面施工機器人通常工作在相似但不相同的環(huán)境中，為了保證導(dǎo)航精度，需要針對每個房間建模和離線規(guī)劃，機器人操作人員需要確認房間和導(dǎo)入相應(yīng)地圖，且對操作人員提出了進行機器人初始化定位的技術(shù)要求，對于墻面抹灰機器人的自動化施工推廣造成障礙。

7、6、墻面抹灰機器人因為需要時常改變工作的場景且地面環(huán)境伴隨有灰塵和積水等，無法采用預(yù)埋軌道、鋪設(shè)反光條帶、粘貼地面二維碼等形式引導(dǎo)agv機器人進行施工。

8、針對上述技術(shù)問題，相關(guān)技術(shù)中并沒有提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種墻面抹灰機器人行走施工控制系統(tǒng)。

2、本發(fā)明提供一種墻面抹灰機器人行走施工控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、施工和移動基準確定模塊，用于確定抹灰機器人的施工基準和移動基準，其中，所述移動基準為機器人底盤縱向運動和旋轉(zhuǎn)運動的控制基準；

4、站點基準確定模塊，用于以右左/墻作為站點基準，獲取抹灰機器人距左/右墻的距離；

5、橫梁/天花板高度獲取模塊，用于獲取在機器人當前位置處，機器人寬度投影范圍內(nèi)與待施工墻面垂直的頂部橫梁/天花板的高度信息；

6、橫梁邊界獲取模塊，用于獲取左/右移一個機器人寬度的位置處，機器人寬度投影范圍內(nèi)頂部橫梁的左邊界和右邊界位置信息；

7、抹灰規(guī)劃模塊，根據(jù)頂部橫梁/天花板的高度信息控制當前抹灰高度，并根據(jù)抹灰機器人距左/右墻的距離、頂部橫梁的左邊界和右邊界的位置信息進行下一抹的規(guī)劃。

8、可選地，所述施工和移動基準確定模塊確定抹灰機器人的施工基準和移動基準的過程包括：

9、通過面相機感知激光標線儀發(fā)射的激光線獲取rgb圖像；

10、將所述rgb圖像轉(zhuǎn)換為hsv圖像；

11、依據(jù)激光線成像綠色、高亮、高飽和度的特點，在h、s、v三個維度對所述hsv圖像進行圖片二值化；

12、通過直線擬合獲取激光線在圖片上的位置和角度；

13、以激光線在縱向上相對于圖片中心的偏移量δ作為抹灰機器人的縱向運動控制基準；

14、以激光線相對于圖片橫向的角度θ作為抹灰機器人的旋轉(zhuǎn)運動控制基準。

15、可選地，所述站點基準確定模塊確定抹灰機器人的站點基準的過程包括：

16、獲取左/右墻的激光雷達點云數(shù)據(jù)；

17、對所述點云數(shù)據(jù)進行直通濾波；

18、對濾波后的點云數(shù)據(jù)進行直線擬合；

19、判斷擬合后的直線斜率是否在誤差允許范圍內(nèi)與機器人x軸平行；

20、若在誤差允許范圍之內(nèi)，則輸出抹灰機器人距左/右墻的距離；若不在誤差允許范圍之內(nèi)，則排除所用過的擬合點并繼續(xù)進行擬合，直到點云數(shù)量小于設(shè)置的最小擬合點數(shù)仍無法擬合滿足要求的直線，則報警提取失敗。

21、可選地，抹灰機器人在站點間移動過程中，進行機器人到站點基準的絕對距離防撞和距離突變異常檢測。

22、可選地，所述站點基準確定模塊采用包括但不限于激光雷達、點激光、毫米波雷達和超聲波傳感器中的任意一種可進行距離測量的傳感器。

23、可選地，所述橫梁/天花板高度獲取模塊獲取與待施工墻面垂直的頂部橫梁/天花板的高度信息的過程包括：

24、獲取與待施工墻面垂直的頂部橫梁點云數(shù)據(jù)；

25、在笛卡爾坐標系下，對所述頂部橫梁點云數(shù)據(jù)在機器人當前位置處，機器人寬度投影范圍進行直通濾波；

26、利用濾波后的數(shù)據(jù)進行直線/平面擬合，所擬合直線/平面的法向量與重力方向在誤差范圍內(nèi)平行；

27、重復(fù)直線/平面擬合的步驟，直到無法再擬合新的直線/平面，取其中高度最小的直線/平面作為頂部橫梁/天花板的高度。

28、可選地，所述橫梁邊界獲取模塊獲取與待施工墻面垂直的頂部橫梁邊界信息的過程包括：

29、獲取與待施工墻面垂直的頂部橫梁點云數(shù)據(jù)；

30、在笛卡爾坐標系下，對所述頂部橫梁點云數(shù)據(jù)在左/右移一個機器人寬度的位置處，機器人寬度投影范圍內(nèi)進行直通濾波；

31、利用濾波后的數(shù)據(jù)進行直線/平面擬合，所擬合直線/平面的法向量與重力方向在誤差范圍內(nèi)平行；

32、重復(fù)直線/平面擬合的步驟，直到無法再擬合新的直線/平面，取其中高度最小的直線/平面作為頂部橫梁/天花板的高度，根據(jù)高度最小的直線/平面，確定頂部橫梁的左邊界和右邊界的位置信息。

33、可選地，在頂部無橫梁的情況下，所述抹灰規(guī)劃模塊以左/右墻為基準進行抹灰規(guī)劃，如圖6所示，以右墻為基準進行抹灰規(guī)劃，在每次更換墻面時，結(jié)合在每個站點下的最大墻面施工寬度dmax、最小墻面施工寬度dmin、且dmin<dmax<2*dmin，兩抹之間重合寬度即接茬寬度s和機器人距左/右墻距離dwall進行整面墻的站點規(guī)劃，并拆分單站點抹灰寬度，包括：

34、設(shè)定ntemp＝floor(dwall/(dmax-s))；

35、抹數(shù)n＝dwall-dmax*ntemp>dmin？ntemp+2:ntemp+1；

36、若n>2，則前n-2抹的寬度為dmax，橫移距離為dmax-s，最后兩抹寬度為(dwall-(n-3)*(dmax-s))/2，橫移距離為(dwall-(n-3)*(dmax-s))/2-s；

37、若n＝2，則第一抹寬度為dmax，第二抹寬度為dwall，橫移距離為dwall-s；

38、若n＝1，則以dmax完成第一抹任務(wù)，不再橫移。

39、可選地，在頂部有橫梁的情況下，所述抹灰規(guī)劃模塊以左/右墻和橫梁位置信息為基準進行抹灰規(guī)劃，根據(jù)當前橫梁/天花高度規(guī)劃當前位置的抹灰高度，在每個站點處，結(jié)合在每個站點下的最大墻面施工寬度dmax、最小墻面施工寬度dmin、且dmin<dmax<2*dmin，兩抹之間重合寬度即接茬寬度s、橫梁左邊界位置dleft、橫梁右邊界位置dright和機器人右側(cè)距右墻距離dwall進行下一工作站點的規(guī)劃，如圖8和圖9所示，以右墻和橫梁位置信息為基準進行抹灰規(guī)劃，根據(jù)當前橫梁/天花高度規(guī)劃當前位置的抹灰高度，包括：

40、如果dwall<dmin，則在當前抹灰后結(jié)束本次抹灰循環(huán)；

41、如果dwall>＝dmin&&dwall<dmax，則下一抹的抹灰寬度為dwall；

42、如果dwall>＝dmax&&dwall<2*dmin，則下一抹的抹灰寬度為min(dwall,dmax)；

43、如果dwall>＝2*dmin&&dwall<2*dmax，則下一抹的抹灰寬度為min(max(dleft,dmin),dwall/2)；

44、如果dwall>＝2*dmax&&dleft<dmin，則下一抹的抹灰寬度為dmax；

45、如果dwall>＝2*dmax&&dleft>＝dmin，則下一抹的抹灰寬度為dleft。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下至少之一的有益效果：

47、1、本發(fā)明統(tǒng)一抹灰機器人的施工和移動基準，避免了底盤基于施工基準的二次調(diào)整；以確定的基準作為墻面施工機器人的移動基準和施工基準，避免了slam定位因場景不可控導(dǎo)致的丟失、場景類似導(dǎo)致誤匹配等帶來的碰撞風(fēng)險；利用已有施工基準作為機器人移動循跡控制基準，不必特意布置底盤循跡移動基準，更加靈活快捷。

48、2、本發(fā)明抹灰高度可以隨墻面和頂部障礙高度變化，不需要時常停下設(shè)備更改抹灰高度，施工連續(xù)性好，相比于傳統(tǒng)人工測量的方式，精度更高，測量更便捷；根據(jù)頂部障礙物位置和機器人距左/右墻距離進行當前抹灰高度控制和下一抹抹灰寬度規(guī)劃，更加柔性，能夠提高抹灰覆蓋率，減少抹灰后的人員修補工作。

49、3、本發(fā)明不必進行建圖和離線規(guī)劃的前置作業(yè)，縮短了自動化施工流程，減少了施工確認項，操作難度更低，更利于抹灰自動化作業(yè)的推廣；本發(fā)明可以提升半結(jié)構(gòu)化環(huán)境中墻面施工移動機器人的自動化程度和穩(wěn)定性，降低對于操作人員的操作要求，減少規(guī)劃人員與施工人員的溝通成本。