[發明專利]一種砌磚機器人的直線墻體的砌筑算法

有效

• 申請號: 201710679426.8
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107357294B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 劉昌臻;陳思鑫
• 申請（專利權）人: 廈門華蔚物聯網科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;E04G21/22
• 代理公司: 廈門律嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 35225
• 代理人: 溫潔;張輝

本發明公開了一種砌磚機器人的直線墻體的砌筑算法，包括以下步驟：a.確定基準坐標系；b.計算機器人的站姿位置；c.計算取磚位；d.計算磚的皮數，每皮磚的數量及每塊磚的中心點坐標；e.砌筑軌跡計算，將動作指令發送到編程控制系統上，使其執行對應的動作進行直線墻體的砌筑。本發明明確了取磚位與砌磚機器人同步移動，通過構建砌磚機器人站姿坐標、取磚位坐標及墻體每一塊墻磚的坐標，使得夾磚、砌磚的位置精準，實現精準計算，提高了整體的砌筑質量及效率。

技術領域

本發明涉及人工智能技術領域，具體涉及一種砌磚機器人的直線墻體的砌筑算法。

背景技術

傳統的人工砌筑建造樓房施工進度慢，勞動強度大，且人工成本越來越高，隨著經濟的快速增長和城市化，越來越多的砌磚機器人被研發出來，用以替代人工砌墻，實現人工智能化。

申請號為2016110695716的發明專利公開了一種輕型、可移動的砌磚機器人，如圖1所示，包括依次相連接的旋轉式移動底盤1、升降模塊2、砌磚模塊3和編程控制系統，砌磚模塊3包括機械臂4和砌磚夾具5，砌磚夾具5在機械臂4的行程范圍內移動；砌磚模塊3通過一絲桿實現在升降模塊2上的上下移動，砌磚模塊3以升降模塊2為軸通過旋轉式移動底盤1實現圓周運動。該砌磚機器人結構簡單，但是如何通過編程算法控制其分布砌磚，實現智能化砌磚至關重要，因此有必要對其砌筑過程的算法控制進行進一步研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種砌磚機器人的直線墻體的砌筑算法，以實現直線墻體的智能化砌筑。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種砌磚機器人的直線墻體的砌筑算法，所述的砌磚機器人包括依次相連接的旋轉式移動底盤、升降模塊、砌磚模塊和編程控制系統，所述的砌磚模塊包括機械臂和砌磚夾具，所述的砌磚夾具在機械臂行程范圍內移動；所述砌磚模塊通過一絲桿實現在升降模塊上的上下移動，所述的砌磚模塊以升降模塊為軸通過旋轉式移動底盤實現圓周運動，包括以下步驟：

a.確定基準坐標系，在待砌墻的中心線為X軸，垂直于墻中心線為Y軸，墻的高度方向為Z軸，墻一側底端部X、Y、Z交叉點為原點；

b.計算機器人的站姿位置，砌磚機器人以沿直線墻體中心線的前方距離J的直線位置為行走路徑；沿行走路徑計算若干個站姿位置，砌磚機器人以每個站姿位置為一個工位，確定每個站姿的坐標位置；

c.計算取磚位，磚塊放置在取磚位上供砌磚機器人抓取，取磚位位于砌磚機器人的砌磚夾具的行程范圍內，隨著砌磚機器人移動，砌磚機器人的每個站姿對應一個取磚位，確定每個取磚位的坐標位置；

d.計算磚的皮數，每皮磚的數量及每塊磚的中心點坐標；

e.砌筑軌跡計算，計算砌磚機器人在每個站姿從取磚位夾磚，逐塊逐層磚塊砌筑的動作指令；將動作指令發送到編程控制系統上，使其執行對應的動作進行直線墻體的砌筑。

進一步地，步驟e中砌磚機器人從第1皮墻體的第一個站姿位置開始砌筑，直至第n個站姿結束第1皮墻體的砌筑，然后從第n個站姿開始第2皮墻體的砌筑，直至第1個站姿結束第2皮墻體的砌筑，反復來回砌筑，直至完成整個墻體的砌筑。

其中，步驟b中砌磚機器人沿直線墻體前方距離J按以下公式計算：

其中XC為砌磚夾具在機械臂上的水平行程，A為安全距離，R為旋轉式移動底盤直徑，B為磚塊的厚度。

其中，步驟b中，第一個站姿的坐標位置為(x₁，J)，第n個站姿的坐標位置為(x_n，J)，其中x₁，x_n按以下公式計算：

其中F為磚塊的長度；

相鄰站姿的距離為x_n＝x₁+(n-1)Z(n≥2)。