一種墻面施工機器人行走中定位檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對定位位置有精確要求的建筑墻面施工機器人或其他移動裝置，尤其涉及到一種墻面施工機器人用激光脈沖信號差動放大式定位檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]建筑墻面施工機器人在進行建筑墻面抹灰施工時，要不斷在施工區域內移動并且保持與所施工墻面有一定的精確距離，需要一種有效位置檢測的方法和裝置來保證定位精度。現有很多方法通過測量底盤中履帶驅動電機的旋轉來測量行走的距離，實際應用過程中由于雙側履帶的差異和行走過程中的打滑會帶來較大的測量誤差。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種墻面施工機器人行走中定位檢測裝置及方法，采用外部激光源、激光脈沖信號差動放大式位置檢測方法及裝置和后續的采樣處理電路來實現行走和固定位置的精確定位。
[0004]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0005]一種墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，所述墻面施工機器人兩側均設有履帶行走裝置，履帶行走裝置連接電機，所述履帶行走裝置所支撐的底盤上設有激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置，所述激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置通過信號處理電路與信號檢測微處理器連接，信號檢測微處理器與行走機構控制器連接，行走機構控制器與驅動器連接，驅動器驅動電機運作；所述墻面施工機器人的前側或后側設有水平和垂直激光發射器，所述水平和垂直激光發射器發出的光線形成垂直基準面和水平基準面，上述兩個基準面施工人員根據具體施工要求進行初始定位。
[0006]所述激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置只設置在墻面施工機器人履帶行走裝置所支撐的底盤的一側。
[0007]優選的，所述墻面施工機器人履帶行走裝置所支撐的底盤兩側均設有激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置。
[0008]所述激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置包括左光線檢測板和右光線檢測板，左右兩塊光線檢測板中間具有一定的間隙，該間隙作為行走過程的中心點或基準點，在墻面施工機器人未行走前，施工人員根據施工要求調整激光發射器，使得發出的垂直基準面為墻面施工機器人行走過程中的參考面，行走過程中始終保持垂直基準面始終與兩塊光線檢測板的中間位置重合就實現了墻面施工機器人施工中的精確定位。這時基準激光面始終照射到左右兩塊光線檢測板中間的間隙位置，兩塊檢測板都沒有電壓信號發出。如果行走過程中發生偏離，基準激光面照射發出的激光偏離中間間隙位置而照射到左或右光線檢測板時，受到激光脈沖照射的光線檢測板將激光脈沖轉化成電壓信號，后續的信號放大和處理電路將該電壓信號進行差動放大并整形后進入到信號處理微處理器，左或右偏置信號經過隔離電路傳送到行走機構控制器，行走機構控制器根據上述信號控制驅動器調節驅動電機運行速度，從而帶動履帶行走裝置進行行走過程中位置的調整，保證施工前所設定的垂直基準面始終與兩塊光線檢測板的中間位置重合，從而實現建筑墻面施工機器人與施工墻面的精確定位。
[0009]所述信號檢測微處理器為單片機或嵌入式微處理器。
[0010]所述信號檢測微處理器和行走機構控制器之間連接隔離電路。
[0011 ] 所述行走機構控制器為PLC或MCU。
[0012]一種墻面施工機器人行走中定位檢測方法，包括以下步驟:
[0013](I)在墻面施工區域放置水平和垂直激光發射器，該水平和垂直激光發射器發出的光線形成垂直基準面和水平基準面；
[0014](2)脈沖差動放大式光線檢測裝置的左光線檢測板和右光線檢測板檢測墻面施工機器人行走中的位置信號，將檢測到的位置信號經過信號處理電路進行信號放大和信號整形后傳輸給信號檢測微處理器；
[0015](3)信號檢測微處理器將位置信號通過隔離電路傳輸給行走機構控制器，如果行走過程中左右光線檢測板之間的間隙偏離激光基準面，行走機構控制器根據激光脈沖差動放大式位置檢測裝置獲取的位置信號情況控制驅動器調節驅動電機運行速度，從而帶動履帶行走裝置對機器人進行行走過程中位置的調整，實現建筑墻面施工機器人與施工墻面的精確定位。
[0016]本發明的有益效果為:
[0017]本發明在施工區域放置激光發射器，生成水平和垂直激光面，并在墻面施工機器人兩側安裝激光脈沖差動放大式光線檢測裝置，檢測墻面施工機器人行走中位置信號，控制器通過驅動器控制機器人兩側的行走電機，保證其按照引導激光面行走并精確定位；本發明結構簡單，行走及定位過程完全實現直線引導，行走速度和定位效率較高。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明墻面施工機器人用脈沖差動式位置檢測裝置結構示意圖；
[0019]圖中，I為水平和垂直激光發射器，2為垂直基準面，3為水平基準面，4為激光脈沖差動放大式位置檢測裝置，5為信號處理電路，6為信號檢測微處理器，7為隔離電路，8為行走機構控制器，9為左側驅動器，10為左側電機，11為右側驅動器，12為右側電機，13為墻面施工機器人，14為履帶行走裝置。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0021]如圖1所示，墻面施工機器人用脈沖差動放大式定位檢測裝置，在施工區域施工過程中所要求距離的位置處放置水平和垂直激光反射器1，該發射器根據具體需要形成垂直基準面2和水平基準面3。墻面施工機器人13兩側均設有履帶行走裝置14，左側履帶行走裝置連接左側電機10，右側履帶行走裝置連接右側電機12，安裝在墻面施工機器人履帶行走裝置所支撐的底盤的一側或者兩側的脈沖差動放大式光線檢測裝置4，該裝置包含左光線檢測板和右光線檢測板，脈沖差動式光線檢測裝置4通過信號處理電路5與信號檢測微處理器6連接，信號檢測微處理器6通過隔離電路7與行走機構控制器8連接，行走機構控制器8與左側驅動器9和右側驅動器11連接，左側驅動器9和右側驅動器11分別驅動左側電機10和右側電機12運行；左光線檢測板和右光線檢測板分別位于垂直基準面2的兩側。信號檢測微處理器6為可以是單片機或數字信號處理器等嵌入式微處理器。行走機構控制器8可以是可編程邏輯器件(PLC)或微處理器(MCU)。
[0022]墻面施工機器人用激光脈沖差動放大式定位檢測方法，包括以下步驟:
[0023](I)在墻面施工區域放置水平和垂直激光發射器1，該水平和垂直激光發射器I發出的光線形成垂直基準面2和水平基準面3 ;
[0024](2)激光脈沖差動放大式位置檢測裝置4的左光線檢測板和右光線檢測板檢測墻面施工機器人行走中的位置信號，將檢測到的位置信號經過信號處理電路5進行信號放大和信號整形后傳輸給信號檢測微處理器6 ;
[0025](3)信號檢測微處理器6將位置信號通過隔離電路7傳輸給行走機構控制器8，如果行走過程中左右光線檢測板之間的間隙偏離激光基準面，行走機構控制器8根據激光脈沖差動放大式位置檢測裝置獲取的位置信號情況控制左側驅動器9和右側驅動器11調節左側電機10和右側電機12運行速度，從而帶動履帶行走裝置進行位置的調整，保證墻面施工機器人對準基準面，實現建筑墻面施工機器人與施工墻面的精確定位。
[0026]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述墻面施工機器人兩側均設有履帶行走裝置，履帶行走裝置連接電機，所述履帶行走裝置所支撐的底盤上設有激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置，所述激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置通過信號處理電路與信號檢測微處理器連接，信號檢測微處理器與行走機構控制器連接，行走機構控制器與驅動器連接，驅動器驅動電機運作；所述墻面施工機器人的前側或后側設有水平和垂直激光發射器，所述水平和垂直激光發射器發出的光線形成垂直基準面和水平基準面。
2.如權利要求1所述的墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置只設置在墻面施工機器人履帶行走裝置所支撐的底盤的一側。
3.如權利要求1所述的墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述墻面施工機器人履帶行走裝置所支撐的底盤兩側均設有激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置。
4.如權利要求2或3所述的墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置包括左光線檢測板和右光線檢測板，左右兩塊光線檢測板中間具有間隙，該間隙作為行走過程的中心點或基準點。
5.如權利要求1所述的墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述信號檢測微處理器為單片機或嵌入式微處理器。
6.如權利要求1所述的墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述信號檢測微處理器和行走機構控制器之間連接隔離電路。
7.如權利要求1所述的墻面施工機器人行走中定位檢測裝置，其特征是，所述行走機構控制器為PLC或MCU。
8.—種墻面施工機器人行走中定位檢測方法，其特征是，包括以下步驟: (1)在墻面施工區域放置水平和垂直激光發射器，該水平和垂直激光發射器發出的光線形成垂直基準面和水平基準面； (2)脈沖差動放大式光線檢測裝置的左光線檢測板和右光線檢測板檢測墻面施工機器人行走中的位置信號，將檢測到的位置信號經過信號處理電路進行信號放大和信號整形后傳輸給信號檢測微處理器； (3)信號檢測微處理器將位置信號通過隔離電路傳輸給行走機構控制器，如果行走過程中左右光線檢測板之間的間隙偏離激光基準面，行走機構控制器根據激光脈沖差動放大式位置檢測裝置獲取的位置信號情況控制驅動器調節驅動電機運行速度，從而帶動履帶行走裝置對機器人進行行走過程中位置的調整，實現建筑墻面施工機器人與施工墻面的精確定位。
【專利摘要】本發明公開了墻面施工機器人行走中定位檢測裝置及方法，墻面施工機器人兩側均設有履帶行走裝置，履帶行走裝置連接電機，履帶行走裝置所支撐的底盤上設有激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置，該裝置通過信號處理電路與信號檢測微處理器連接，信號檢測微處理器與行走機構控制器連接，行走機構控制器與驅動器連接，驅動器驅動電機運作；墻面施工機器人的前側或后側設有水平和垂直激光發射器。激光脈沖信號差動放大式位置檢測裝置檢測墻面施工機器人行走中位置信號，控制器通過驅動器控制機器人兩側的行走電機，保證其按照引導激光面行走并精確定位；結構簡單，行走及定位過程完全實現直線引導，行走速度和定位效率較高。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號】CN104850126
【申請號】CN201510284042
【發明人】周廣旭, 王平來, 李小偉, 王知學
【申請人】山東省科學院自動化研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月28日