CN111451055A - 一种用于防水层施工的3d打印机器人及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法，包括底盘装置，底盘装置上设置有喷涂装置和用于驱动喷涂装置运动的机械臂，机械臂固定于底盘装置上；所述喷涂装置包括固定于底盘装置上的供料机构、用于喷涂的喷枪机构和至少两个独立的供料管路，供料管路的输入端与供料机构连通、输出端与喷枪机构连通，喷枪机构滑动固定于机械臂的夹持端，所述喷涂装置还包括供气管路，供气管路的输入端与固定于底盘装置上的空压机输出端连通、输出端与喷枪机构连通；采用本装置使得物料在喷涂装置中进行混合，有效避免了供料管路的频繁清洗和堵塞。

Description

一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法
技术领域
本发明涉及高速铁路预制梁施工领域，具体为一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法。
背景技术
高铁预制箱梁浇筑完成后，需要在端面做聚氨酯防水涂层，防水层施工是铁路预制箱梁施工重要工序之一，也是质量难以保证的工序。规范中对涂层厚度有明确要求(>2.5mm)，按照以往的经验，由人工搭梯涂刷，事先预混A、B组分涂料，一般需要涂刷7～8遍左右，由于每侧涂刷面积大约13平方米，每次每片梁需要3-4人同时工作，涂刷施工功效低，耗费人力多，漆桶、滚刷、扶梯多次搬运劳动强度大，材料也存在一定的浪费，且涂层均匀度难以控制；梁端防水层采用的材料是聚氨酯防水涂料，这种材料对人体有害，操作工离涂层较近，吸入较多挥发性物质，对身体健康不利。
发明内容
基于以上背景，本发明提出一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法，代替人工完成喷涂工作，自动调整喷洒量，使得物料在喷涂装置中进行混合，有效避免了供料管路的频繁清洗和堵塞，提高了涂层均匀度。
本发明提出的一种用于防水层施工的3D打印机器人，包括底盘装置，底盘装置上设置有喷涂装置和用于驱动喷涂装置运动的机械臂，机械臂固定于底盘装置上；所述喷涂装置包括固定于底盘装置上的供料机构、用于喷涂的喷枪机构和至少两个独立的供料管路，供料管路的输入端与供料机构连通、输出端与喷枪机构连通，喷枪机构滑动固定于机械臂的夹持端。
进一步地，所述喷涂装置还包括供气管路，供气管路的输入端与固定于底盘装置上的空压机输出端连通、输出端与喷枪机构连通。
进一步地，供料管路的输入端还连接有用于控制供料管路中物料输送流量的高压泵高压泵中设置有脉冲消除装置；
高压泵的一侧设置有用于检测供料管路中压力的压力传感器、用于检测供料管路中流量的流量传感器。
进一步地，机械臂包括X轴传动机构、Y轴传动机构、与Y轴传动机构连接的横梁和固定于底盘装置上的支架，Y轴传动机构与支架滑动连接，X轴传动机构通过横梁与Y轴传动机构滑动连接，喷枪机构固定于X轴传动机构上。
进一步地，支架的相对两侧设置有滑轨，两滑轨一侧分别设置有固定于支架上的第一齿条，第一齿条与滑轨平行同向设置；
Y轴传动机构包括第一滑动机构、第一伺服电机、蜗轮蜗杆机构和第一齿轮，第一滑动机构通过滑轨与支架滑动连接，第一伺服电机和蜗轮蜗杆机构均固定于第一滑动机构上、输出端与蜗轮蜗杆机构的蜗轮传动连接，蜗轮蜗杆机构的蜗杆两端与第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合；
X轴传动机构包括第二滑动机构和第二伺服电机，第二滑动机构与横梁通过滑轮滑动连接，第二伺服电机的输出端穿过第二滑动机构连接有第二齿轮，第二齿轮与横梁上设置的第二齿条啮合。
进一步地，喷枪机构包括喷枪和伸缩机构，喷枪设置于伸缩机构的伸缩端，伸缩机构的固定端固定于第二滑动机构上；
喷枪包括独立设置的一至多个喷嘴，每个喷嘴处设置有用于控制喷嘴打开/关闭的电磁阀。
进一步地，所述伸缩机构包括伸缩杆和用于驱动伸缩杆伸缩的第三伺服电机，喷枪设置于伸缩杆的伸缩端，第三伺服电机固定于第二滑动机构上；
伸缩机构的固定杆上固定有凸块，凸块上固定设置有用于检测喷枪喷射前方边缘的边缘检测传感器。
凸块上设置有探测杆，探测杆的两端分别设置可移动的边缘检测传感器，喷枪包括多个依次排列的喷嘴，喷嘴的排列方向与探测杆长度方向平行。
进一步地，支架上设置有超声波传感器、激光指向器和控制器，控制器的输入端分别与超声波传感器、激光指向器的输出端、压力传感器的输出端、流量传感器的输出端连接控制器的输出端分部与第一伺服电机的输入端、第二伺服电机的输入端、第三伺服电机的输入端、高压泵的输入端连接。
一种用于防水层施工的3D打印机器人的施工方法，包括：
底盘装置运行到待涂料区域，根据喷枪机构的可喷涂范围，调整机械臂；
打开至少两个独立的供料管路，不同类别的物料在喷枪机构的空腔中混合后雾化喷出。
进一步地，在所述打开至少两个独立的供料管路，不同类别的物料在喷枪机构(22)的空腔中混合后雾化喷出中，具体包括：
控制器控制打开供气管路打开，高压空气进入喷枪机构的空腔；
控制器根据压力传感器和流量传感器所检测的压力、流量数据，控制高压泵的泵送参数；
控制器根据边缘检测传感器所检测待涂料区域的边界，控制机械臂运动，以使得喷枪的喷射方向沿着边界运动；
控制器根据激光指向器所检测待涂料区域的凹凸状态，控制第三伺服电机和机械臂的工作状态，以调整喷枪运动的轨迹；
控制器根据超声波传感器所检测喷枪与待涂料区域之间的距离，控制第三伺服电机的工作状态，以调整喷枪与待涂料区域之间的距离。
本发明提供的一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法的优点在于：本发明结构中提供的一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法，不同供料管路之间独立设置，实现独立输送物料，使得物料在喷涂装置中进行混合，物料后融合的方式，避免了物料先融合再输送时，造成供料管路易堵塞的缺陷，因此有效避免了供料管路的频繁清洗；采用高压空气对物料混合进行辅助，提高了混合物料的雾化度，使得混合物料可以通过喷嘴均匀的喷洒待喷洒区域，流量传感器和压力传感器的设置，实现物料输送过程中的压力、流量的动态控制，可以防止供料管路的堵塞、缺料等缺陷；机械臂使得喷枪机构实现***；边缘检测传感器使得喷枪可以沿带喷洒区域的边缘进行喷洒，避免了材料浪费和环境污染；整个机器人可以实现自动行走、自动按边缘定位、自动移位、自动调整距离、自动识别边缘、进而提高功效、提高涂层均匀度、节省人力、节约材料、减少对作业人员人身健康影响，提高梁场工厂自动化生产水平。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为机械臂的结构示意图；
图3为Y轴传动机构的结构示意图；
图4为喷涂装置的结构示意图；
图5为供料管路、供气管路与喷涂装置的结构示意图；
图6为打印机器人的工作步骤流程图；
其中，1-底盘装置，2-喷涂装置，3-机械臂，4-空压机，5-高压泵，21-供料机构，22-喷枪机构，23-供料管路，24-供气管路，31-X轴传动机构，32-Y轴传动机构，33-横梁，34-支架，221-喷枪，222-伸缩机构，223-伸缩杆，224-第三伺服电机，2225-凸块，226-边缘检测传感器，311-第二滑动机构，12-第二伺服电机，313-第二齿轮，321-第一滑动机构，322-第一伺服电机，323-蜗轮蜗杆机构，324-第一齿轮，341-滑轨，342-第一齿条，331-第二齿条。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参照图1至5，本发明提出的一种用于防水层施工的3D打印机器人及其施工方法，包括底盘装置1，底盘装置1上设置有喷涂装置2和用于驱动喷涂装置2运动的机械臂3，机械臂3固定于底盘装置1上；所述喷涂装置2包括固定于底盘装置1上的供料机构21、用于喷涂的喷枪机构22和至少两个独立的供料管路23，供料管路23的输入端与供料机构21连通、输出端与喷枪机构22连通，喷枪机构22滑动固定于机械臂3的夹持端。
底盘装置1运动，使得机械臂3运动，喷枪机构22通过机械臂3实现运动，机械臂3可以实现不同方向的运动，使得喷枪机构22实现不同方向运动。不同供料管路23之间独立设置，实现独立输送物料，使得物料在喷涂装置2中进行混合，物料后融合的方式，避免了物料先融合再输送时，造成供料管路易堵塞的缺陷，因此有效避免了供料管路的频繁清洗，喷洒停工后，只需要清洗或更换喷嘴即可，避免管路污染堵塞，有效保护了喷涂装置2的喷涂稳定性和效率，同时降低了喷涂成本，提高了喷涂的经济性。
例如，如图5所示，本申请中喷涂材料为聚氨酯类材料，分A、B组料，A、B组料分别通过供料管路23高压泵送，在喷枪机构22内以固定比例混合，采用喷枪内混料的形式，避免A、B组料混合后速凝的问题，有效保证材料有效作业时间，同时，每天未使用完的材料第二天可继续使用。
进一步地，所述喷涂装置2还包括供气管路24，供气管路24的输入端与固定于底盘装置1上的空压机4输出端连通、输出端与喷枪机构22连通。供料管路23的输入端还连接有用于控制供料管路23中物料输送流量的高压泵5，高压泵5中设置有脉冲消除装置；高压泵5的一侧设置有用于检测供料管路23中压力的压力传感器、用于检测供料管路23中流量的流量传感器，控制器分别与压力传感器、流量传感器无线连接。脉冲消除装置在使得高压泵5工作的过程，能更稳定的向供料管路23中输送物料。
为了提高防水物料的雾化度，采用高压空气进行辅助，高压空气通过供气管路24输送到喷枪机构22中，加快雾化喷枪机构22中的混合物料，不仅提高了不同物料的混合度，而且提高了混合物料的雾化度，使得混合物料可以通过喷嘴均匀的喷洒待喷洒区域。同时避免了混合物料由于混合不均，造成喷嘴堵塞或者待喷洒区域喷洒不均匀的缺陷。
流量传感器和压力传感器实时检测供料管路23中的物料输送压力和输送流量，并将压力和流量数据输送到控制器中，通过控制器可以控制高压泵5的工作状态，以实现物料输送过程中的压力、流量的动态控制，可以防止供料管路23的堵塞、缺料等缺陷。同时也可以在供气管路24中设置对应的流量传感器和压力传感器，以实现对进入喷枪机构22中的流量和压力，以适应混合物料对高压空气的不同流量和压力的需求。
进一步地，如图2和3所示，机械臂3包括X轴传动机构31、Y轴传动机构32、与Y轴传动机构32连接的横梁33和固定于底盘装置1上的支架34，Y轴传动机构32与支架34滑动连接，X轴传动机构31通过横梁33与Y轴传动机构32滑动连接，喷枪机构22固定于X轴传动机构31上。X轴传动机构31和Y轴传动机构32的设置，使得喷枪机构22在X轴、Y轴上实现移动，喷涂过程中无需人工操作，实现了喷涂过程中的机械化和自动化。
其中，横梁33与Y轴传动机构32可以固定连接，也可以滑动连接；当为固定连接时，横梁33与Y轴传动机构32可以直接通过螺栓、销钉、焊接等形式进行连接；当为滑动连接时，Y轴传动机构32的夹持端设置有滑轮，滑轮与横梁33长度方向的表面滑动连接，以实现横梁33在Y轴传动机构32上的自由移动，在横梁33的两端设置有限位机构，以保证横梁33运动过程中不会脱离Y轴传动机构32，因此这种滑动连接，提高了与横梁33连接的喷枪机构22的运动范围。
具体地，对于机械臂而言，采用以下结构实现喷枪机构22运动；支架34的相对两侧设置有滑轨341，两滑轨341一侧分别设置有固定于支架34上的第一齿条342，第一齿条342与滑轨341平行同向设置；
Y轴传动机构32包括第一滑动机构321、第一伺服电机322、蜗轮蜗杆机构323和第一齿轮324，第一滑动机构321通过滑轨341与支架34滑动连接，第一伺服电机322和蜗轮蜗杆机构323均固定于第一滑动机构321上、输出端与蜗轮蜗杆机构323的蜗轮传动连接，蜗轮蜗杆机构323的蜗杆两端与第一齿轮324，第一齿轮324与第一齿条342啮合；第一伺服电机322驱动蜗轮蜗杆机构323转动，进而带动固定于蜗轮蜗杆机构323上的第一齿轮324转动，根据第一齿轮324与第一齿条342的啮合，实现第一齿轮324的啮合传动，进而实现固定于Y轴传动机构32上的X轴传动机构31的上下运动，最终实现固定于X轴传动机构31上的喷枪机构22的上下运动调节，以实现机械化喷涂。
X轴传动机构31包括第二滑动机构311和第二伺服电机312，第二滑动机构311与横梁33通过滑轮滑动连接，第二伺服电机312的输出端穿过第二滑动机构311连接有第二齿轮313，第二齿轮313与横梁33上设置的第二齿条331啮合。Y轴传动机构32上固定的横梁33上设置有滑道和第二齿条331，第二伺服电机312驱动第二齿轮313转动，根据齿轮齿条的啮合，实现与第二齿条331啮合第二齿轮313沿第二齿条331的方向运动，因为第二滑动机构311提供滑轮与横梁33上设置的滑道配合，所以第二滑动机构311随着第二齿轮313的转动而沿横梁33长度方向来回运动，进而实现固定于X轴传动机构31上的喷枪机构22的左右运动调节，以实现机械化喷涂。
进一步地，为了实现喷枪机构22的前后调节，即与机械臂的上下、左右调节结合，以实现喷枪机构22的三维空间调节。如图4所示，喷枪机构22包括喷枪221和伸缩机构222，喷枪221设置于伸缩机构222的伸缩端，伸缩机构222的固定端固定于第二滑动机构311上；所述伸缩机构222包括伸缩杆223和用于驱动伸缩杆223伸缩的第三伺服电机224，喷枪221设置于伸缩杆223的伸缩端，第三伺服电机224固定于第二滑动机构311上。喷枪221包括独立设置的一至多个喷嘴，每个喷嘴处设置有用于控制喷嘴打开/关闭的电磁阀。
第三伺服电机224驱动伸缩杆223的伸缩运动，实现喷枪221的前后调节；为了能根据待喷洒区域的边缘准确调整喷枪221运动，伸缩机构222的固定杆上固定有凸块225，凸块225上固定设置有用于检测喷枪221喷射前方边缘的边缘检测传感器226。凸块225不随着伸缩机构222的伸缩杆的运动而运动，因此固定于凸块225上的边缘检测传感器226相对于喷枪221的位置不变。当边缘检测传感器226检测到待喷洒区域的边缘时，一方面可以通过机械臂3调整喷枪221的运动，以使得喷枪221的喷射方向沿着边缘处运动；另一方面，对于设置至少两个喷嘴的情况，可以通过控制电磁阀以调整喷嘴的打开/关闭状态，以实现喷枪221的喷射方向沿着边缘处运动，避免了材料浪费和环境污染。
为了实现喷枪221与待喷洒区域之间的距离处于喷洒设定的距离，在支架34上设置有超声波传感器，超声波传感器可以实现检测打印机器人的车体与待喷洒区域之间的距离，即可得出喷枪221与待喷洒区域之间的距离，使得喷枪221在喷洒的过程中，与待喷洒区域之间的距离处于设定的距离。
当待喷洒区域中存在凹凸不平的位置时，在支架34上设置有激光指向器，激光指向器原因标记待喷洒区域中梁片高低不同带来的误差，与超声波传感器配合使得打印机器人一直处于设定的轨道中。
应理解地，所述底盘装置1是履带式行驶底盘，履带式行驶底盘的履带为橡胶材质制成，底盘装置1可以带动喷涂装置原地打转或者按履带运动方向运动。打印机器人可以采用1台功率5-7kW的电起动柴油发动机为整个装置提供AC380V电源，该发电机具有超静音、无振动、油耗低等特点。
在以上本实施例中，控制器的输入端分别与超声波传感器、激光指向器的输出端、压力传感器的输出端、流量传感器的输出端连接控制器的输出端分部与第一伺服电机322的输入端、第二伺服电机312的输入端、第三伺服电机224的输入端、高压泵5的输入端连接。
为了实现无线遥控控制，设置一个无线遥控器，无线遥控器与控制器之间无线连接，实现通过无线遥控器控制打印机器人工作的目的。
本发明所述施工方法是采用智能机器人在预制梁场的存梁区依据设定的路线逐一的对每片梁进行循环喷涂。如图6所示，一种用于防水层施工的3D打印机器人的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：将打印机器人框架安装完毕，在高压泵体安装前，应首先进行物料配合比校准试验，确保物料配比调校准确。组装完毕后，检查设备信息连接情况，喷枪的喷头、管路的通畅情况，并通过遥控器将机器人移动至待喷涂的存梁区，并将A、B组料加入料桶。
步骤二：根据场区规划和存梁区布置图，在控制器上将智能机器人行走路径及喷涂的作业任务设置好，一般规划存梁区一排梁作为的喷涂任务。
步骤三：在控制器上，载入梁端需要喷涂的轮廓，并对轮廓进行点选，形成待喷涂面。设置好喷涂参数，如喷涂遍数、每遍喷涂厚度(建议设置为每次0.3mm)。
通过在控制器上设置参数所形成的轮廓，喷涂机构根据该轮廓进行喷涂，后续在喷涂的过程中，通过激光指向器227、超声波传感器、压力传感器和流量传感器等进行喷涂调整。
步骤四：启动后，机器人会向前行至待喷涂的第一片梁的左边位置，运动过程中，自动检查车体与梁面间的距离，动态调整车身姿态，确保与梁断面平行，就位后，车体停止下来，控制器控制打开供料管路23和供气管路24启动喷涂，喷头在机械臂3的作业下，使喷头均匀覆盖每一块区域；在具体喷涂每一片梁的时候，将按照实现设定的梁端防水层轮廓自动进行喷涂，一片梁会停止下来三次，通过控制器控制机械臂3和喷枪机构22完成左侧、右侧、下部喷涂。
在具体在打印喷涂的过程中，控制器根据压力传感器和流量传感器所检测的压力、流量数据，控制高压泵5的泵送参数；
控制器根据边缘检测传感器226所检测待涂料区域的边界，控制机械臂3运动，以使得喷枪221的喷射方向沿着边界运动；
控制器根据激光指向器227所检测待涂料区域的凹凸状态，控制第三伺服电机224和机械臂3的工作状态，以调整喷枪221运动的轨迹；
控制器根据超声波传感器所检测喷枪221与待涂料区域之间的距离，控制第三伺服电机224的工作状态，以调整喷枪221与待涂料区域之间的距离。
步骤五：该片梁第一遍喷涂完毕后，机器人移动至下一片梁，然后依次对后续梁片进行喷涂，直至所有梁片喷涂完毕。
步骤六：第一片所有梁喷涂完毕后，机器人行至初始梁，启动第二遍喷涂。直至设置的遍数喷涂完毕。
步骤七：喷涂作业结束后，机器人回到初始位置，将喷枪拆卸，用专业的涂料清洗剂进行清洗，将余料倒回桶内密封。
打印机器人在本申请中具备自动行走、按边缘定位、移位、调整距离、识别边缘、通过高压泵调整喷洒量的特点，全过程无需人工干涉，具有智能化程度高、喷涂质量好、材料浪费少、环境污染小的特点，功效为传统工具5倍以上，梁端防水层质量有显著提高，具有梁场类普遍推广使用的价值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于防水层施工的3D打印机器人，包括底盘装置(1)，其特征在于，底盘装置(1)上设置有喷涂装置(2)和用于驱动喷涂装置(2)运动的机械臂(3)，机械臂(3)固定于底盘装置(1)上；
所述喷涂装置(2)包括固定于底盘装置(1)上的供料机构(21)、用于喷涂的喷枪机构(22)和至少两个独立的供料管路(23)，供料管路(23)的输入端与供料机构(21)连通、输出端与喷枪机构(22)连通，喷枪机构(22)滑动固定于机械臂(3)的夹持端。
2.根据权利要求1所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，所述喷涂装置(2)还包括供气管路(24)，供气管路(24)的输入端与固定于底盘装置(1)上的空压机(4)输出端连通、输出端与喷枪机构(22)连通；
供料管路(23)的输入端还连接有用于控制供料管路(23)中物料输送流量的高压泵(5)；
高压泵(5)的一侧设置有用于检测供料管路(23)中压力的压力传感器、用于检测供料管路(23)中流量的流量传感器。
3.根据权利要求1-2任一所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，机械臂(3)包括X轴传动机构(31)、Y轴传动机构(32)、与Y轴传动机构(32)连接的横梁(33)和固定于底盘装置(1)上的支架(34)，Y轴传动机构(32)与支架(34)滑动连接，X轴传动机构(31)通过横梁(33)与Y轴传动机构(32)滑动连接，喷枪机构(22)固定于X轴传动机构(31)上。
4.根据权利要求3所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，支架(34)的相对两侧设置有滑轨(341)，两滑轨(341)一侧分别设置有固定于支架(34)上的第一齿条(342)，第一齿条(342)与滑轨(341)平行同向设置；
Y轴传动机构(32)包括第一滑动机构(321)、第一伺服电机(322)、蜗轮蜗杆机构(323)和第一齿轮(324)，第一滑动机构(321)通过滑轨(341)与支架(34)滑动连接，第一伺服电机(322)和蜗轮蜗杆机构(323)均固定于第一滑动机构(321)上、输出端与蜗轮蜗杆机构(323)的蜗轮传动连接，蜗轮蜗杆机构(323)的蜗杆两端与第一齿轮(324)，第一齿轮(324)与第一齿条(342)啮合；
X轴传动机构(31)包括第二滑动机构(311)和第二伺服电机(312)，第二滑动机构(311)与横梁(33)通过滑轮滑动连接，第二伺服电机(312)的输出端穿过第二滑动机构(311)连接有第二齿轮(313)，第二齿轮(313)与横梁(33)上设置的第二齿条(331)啮合。
5.根据权利要求4所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，喷枪机构(22)包括喷枪(221)和伸缩机构(222)，喷枪(221)设置于伸缩机构(222)的伸缩端，伸缩机构(222)的固定端固定于第二滑动机构(311)上；
喷枪(221)包括独立设置的一至多个喷嘴，每个喷嘴处设置有用于控制喷嘴打开/关闭的电磁阀。
6.根据权利要求5所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，所述伸缩机构(222)包括伸缩杆(223)和用于驱动伸缩杆(223)伸缩的第三伺服电机(224)，喷枪(221)设置于伸缩杆(223)的伸缩端，第三伺服电机(224)固定于第二滑动机构(311)上；
伸缩机构(222)的固定杆上固定有凸块(225)，凸块(225)上固定设置有用于检测喷枪(221)喷射前方边缘的边缘检测传感器(226)和激光指向器(227)。
7.根据权利要求6所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，凸块(225)上设置有探测杆(6)，探测杆(6)的两端分别设置可移动的边缘检测传感器(226)，喷枪(221)包括多个依次排列的喷嘴(228)，喷嘴(228)的排列方向与探测杆(6)长度方向平行。
8.根据权利要求7所述的用于防水层施工的3D打印机器人，其特征在于，支架(34)上设置有超声波传感器和控制器，控制器的输入端分别与超声波传感器、激光指向器227的输出端、压力传感器的输出端、流量传感器的输出端连接控制器的输出端分部与第一伺服电机(322)的输入端、第二伺服电机(312)的输入端、第三伺服电机(224)的输入端、高压泵(5)的输入端连接。
9.一种用于防水层施工的3D打印机器人的施工方法，其特征在于，包括：
底盘装置(1)运行到待涂料区域，根据喷枪机构(22)的可喷涂范围，调整机械臂(3)；
打开至少两个独立的供料管路(23)，不同类别的物料在喷枪机构(22)的空腔中混合后雾化喷出。
10.根据权利要求9所述的用于防水层施工的3D打印机器人的施工方法，其特征在于，在所述打开至少两个独立的供料管路(23)，不同类别的物料在喷枪机构(22)的空腔中混合后雾化喷出中，具体包括：
在控制器上，载入梁端需要喷涂的轮廓，并对轮廓进行点选，形成待喷涂面；
控制器控制打开供气管路(24)打开，高压空气进入喷枪机构(22)的空腔；
控制器根据压力传感器和流量传感器所检测的压力、流量数据，控制高压泵(5)的泵送参数；
控制器根据边缘检测传感器(226)所检测待涂料区域的边界，控制机械臂(3)运动，以使得喷枪(221)的喷射方向沿着边界运动；
控制器根据激光指向器(227)所检测待涂料区域的凹凸状态，控制第三伺服电机(224)和机械臂(3)的工作状态，以调整喷枪(221)运动的轨迹；
控制器根据超声波传感器所检测喷枪(221)与待涂料区域之间的距离，控制第三伺服电机(224)的工作状态，以调整喷枪(221)与待涂料区域之间的距离。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112439603A (zh) * 2020-11-18 2021-03-05 西安远景智能控制有限公司 一种箱梁端面喷涂装置及喷涂方法
CN113021382A (zh) * 2021-04-29 2021-06-25 西安建筑科技大学 全自动智能喷涂机器人
CN113638318A (zh) * 2021-08-19 2021-11-12 北京好运达智创科技有限公司 用于箱梁加工的多功能机器人
CN113996458A (zh) * 2021-11-08 2022-02-01 陈保庆 一种建筑装修装饰工程用涂料喷涂装置
CN115318469A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 江西万橡家具集团有限公司 一种钢木家具加工用表面喷塑装置
CN116099692A (zh) * 2023-02-27 2023-05-12 山东泰沃昆智能装备有限公司 基于3d视觉导航的多用途智能机器人及其喷涂方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202399458U (zh) * 2011-11-24 2012-08-29 胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司 用于发泡机的射吸式发泡枪
CN105214876A (zh) * 2015-09-29 2016-01-06 深圳瑞和建筑装饰股份有限公司 自移动喷涂机器人
CN105665187A (zh) * 2016-03-26 2016-06-15 山东孚胜工程技术有限公司 一种防水涂料自动喷涂车以及喷涂施工方法
CN108406806A (zh) * 2018-05-09 2018-08-17 清研同创机器人（天津）有限公司 一种用于喷涂大尺寸工件的喷涂机器人
US10618179B1 (en) * 2018-02-28 2020-04-14 Philip See Remote-controlled robot for spray painting
CN212493610U (zh) * 2020-04-23 2021-02-09 中铁四局集团第五工程有限公司 一种用于防水层施工的3d打印机器人

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202399458U (zh) * 2011-11-24 2012-08-29 胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司 用于发泡机的射吸式发泡枪
CN105214876A (zh) * 2015-09-29 2016-01-06 深圳瑞和建筑装饰股份有限公司 自移动喷涂机器人
CN105665187A (zh) * 2016-03-26 2016-06-15 山东孚胜工程技术有限公司 一种防水涂料自动喷涂车以及喷涂施工方法
US10618179B1 (en) * 2018-02-28 2020-04-14 Philip See Remote-controlled robot for spray painting
CN108406806A (zh) * 2018-05-09 2018-08-17 清研同创机器人（天津）有限公司 一种用于喷涂大尺寸工件的喷涂机器人
CN212493610U (zh) * 2020-04-23 2021-02-09 中铁四局集团第五工程有限公司 一种用于防水层施工的3d打印机器人

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112439603A (zh) * 2020-11-18 2021-03-05 西安远景智能控制有限公司 一种箱梁端面喷涂装置及喷涂方法
CN113021382A (zh) * 2021-04-29 2021-06-25 西安建筑科技大学 全自动智能喷涂机器人
CN113021382B (zh) * 2021-04-29 2022-02-01 西安建筑科技大学 全自动智能喷涂机器人
US11498224B1 (en) 2021-04-29 2022-11-15 Xi'an University Of Architecture And Technology Fully automatic intelligent spraying robot
CN113638318A (zh) * 2021-08-19 2021-11-12 北京好运达智创科技有限公司 用于箱梁加工的多功能机器人
CN113996458A (zh) * 2021-11-08 2022-02-01 陈保庆 一种建筑装修装饰工程用涂料喷涂装置
CN115318469A (zh) * 2022-08-29 2022-11-11 江西万橡家具集团有限公司 一种钢木家具加工用表面喷塑装置
CN116099692A (zh) * 2023-02-27 2023-05-12 山东泰沃昆智能装备有限公司 基于3d视觉导航的多用途智能机器人及其喷涂方法

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