[發明專利]建筑3D打印機器人設備及其控制方法和系統

在審

• 申請號: 202011078110.1
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112207944A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 韓立芳;楊燕;白潔;葛杰;黃青隆;岳承濤;嚴忠翔;謝待軍;朱猛猛;宋韜;王進;連春明
• 申請（專利權）人: 中國建筑第八工程局有限公司
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B28B17/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 宋小光

本發明涉及一種建筑3D打印機器人設備及控制方法和系統，該設備包括：機架，頂部具有工作臺；置于所述工作臺的機械臂，所述機械臂的末端的位置可移動調節；裝設于所述機械臂的末端、供實現3D打印的打印頭；裝設于所述機架底部的移動機構；置于所述機架上的控制模塊，與所述機械臂、所述打印頭以及所述移動機構控制連接，依據所需完成的3D打印作業任務控制所述移動機構運動并帶動所述機架移動至3D打印作業位置處，還控制所述機械臂沿打印路徑移動其末端，使得所述機械臂帶動所述打印頭沿打印路徑運動并完成3D打印作業。本發明在機架上設置機械臂和打印頭，集成化高，體積小巧，無需安拆，極大程度的減少人工勞動，節約人工成本。

技術領域

本發明涉及建筑施工工程領域，特指一種建筑3D打印機器人設備及其控制方法和系統。

背景技術

目前在建筑施工時，多依賴于傳統的建筑模式，在城市化進程中，建筑數量多，種類多，而傳統建筑多以鋼筋加混凝土的形式來完成，其形式單一，建造費用較高。

為提高建設效率，增加施工方法多樣性，減少人工的使用，同時能夠帶來一定的節能、環保效果，伴隨3D打印技術的快速發展，將傳統的3D打印技術應用在建筑領域，能夠實現提高施工效率，減少人工使用。現有的3D打印設備體積龐大，需要設置三維方向可調節的架體來安裝3D打印機，而該三維調節的架體需要覆蓋所需打印構件的范圍，從而導致體積較為龐大，施工繁瑣，安拆工序繁多，人工成本仍然較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種建筑3D打印機器人設備及其控制方法和系統，解決現有的3D打印設備體積龐大帶來的施工繁瑣、安拆工序繁多以及人工成本高的問題。

實現上述目的的技術方案是：

本發明提供了一種建筑3D打印機器人設備，包括：

機架，頂部具有工作臺；

置于所述工作臺的機械臂，所述機械臂的末端的位置可移動調節；

裝設于所述機械臂的末端、供實現3D打印的打印頭；

裝設于所述機架底部的移動機構，通過所述移動機構使得所述機架可移動調節；以及

置于所述機架上的控制模塊，所述控制模塊與所述機械臂、所述打印頭以及所述移動機構控制連接，所述控制模塊依據所需完成的3D打印作業任務控制所述移動機構運動并帶動所述機架移動至3D打印作業位置處，所述控制模塊還控制所述機械臂沿打印路徑移動其末端，使得所述機械臂帶動所述打印頭沿打印路徑運動并完成3D打印作業。

本發明的建筑3D打印機器人設備，機架具有移動功能，通過移動機構帶動該機架進行運動，可運動至對應的打印作業位置處，靈活性好。機架上設置機械臂和打印頭，集成化高，體積小巧，無需安拆，極大程度的減少人工勞動，節約人工成本。該建筑3D打印機器人設備通過控制模塊控制移動機構運動，控制機械臂運動能夠實現自動打印，自動化程度高，安全性高。

本發明建筑3D打印機器人設備的進一步改進在于，所述移動機構包括安裝于所述機架前側的一對前輪、與每一前輪驅動連接的驅動總成、安裝于所述機架后側的安裝座、可轉動的安裝于所述安裝座的搖擺橋以及安裝于所述搖擺橋兩側的后輪；

所述搖擺橋沿橫向設置，且所述搖擺橋的兩側可繞其轉動連接處上下浮動，從而帶著對應的后輪上下浮動以適應不平整的作業面。

本發明建筑3D打印機器人設備的進一步改進在于，還包括裝設于所述機架對角處的激光傳感器，所述激光傳感器用于測量所述機架與3D打印作業現場設置的標定板間的距離以得到測距信息；

所述激光傳感器與所述控制模塊連接，并將所述測距信息發送給所述控制模塊，所述控制模塊根據所述測距信息計算得出所述機架的位置信息，并根據得到的位置信息結合所需完成的3D打印作業任務規劃出打印路徑。