一种基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备及其控制方法与流程

本发明涉及自动化建筑施工设备，具体涉及一种基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备及其控制方法。

背景技术：

1、随着建筑产业工业化、自动化发展，抹灰机器人逐步替代传统人工抹灰，成为提升墙面施工效率、统一抹灰质量的核心装备。现有抹灰机器人普遍采用移动底座、垂直抬升立柱（液压升降台、丝杠升降架）结构，依靠抬升机构带动抹灰抹头沿竖直方向往复运动完成墙面抹灰作业。

2、然而，在实际工程应用中，现有的抹灰机器人存在一个显著的技术瓶颈：

3、抹灰抹头背部集成驱动电机、减速机、传感器支架、连接法兰等机械构件，存在固定结构尺寸干涉。当升降机构运行至行程顶端（靠近天花板）、底端（靠近地面）时，抹灰板无法完全贴合墙面最上沿、最下沿，常规工况下会形成15cm～30cm高度范围的抹灰盲区。该盲区只能依靠人工后期补抹，不仅增加人工成本，人工补抹砂浆压力、密实度、干燥收缩率与机器人抹灰层不一致，极易在新旧抹灰层交接处产生色差、收缩裂缝，严重影响墙面装修质量。

4、行业内为消除盲区尝试为抹头增加摆动自由度，主流方案为电机直接驱动铰接转轴摆动。建筑工地高粉尘、重载、冲击工况下，该结构存在硬伤，即力臂极短，摆动作业需要电机输出超大扭矩，驱动电机体积、重量大幅增加，整机自重上升，抬升机构负载压力加剧。

5、因此，现有技术有待改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是在墙面边沿存在抹灰盲区、传统的抹头增加摆动自由度力臂短且刚性不足，目的在于提供一种基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，采用对应的技术手段，具有消除墙面抹灰盲区、驱动扭矩需求降低、自动化程度高。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供一种基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其包括主抬升装置和机架主体，所述主抬升装置带动机架主体竖向抬升，

4、还包括弧形引导机构，所述弧形引导机构包括有与所述机架主体固定连接的月牙形导轨，所述月牙形导轨包括沿其侧面设置的弧形槽和直线槽，所述弧形槽和所述直线槽内套设有链条，所述机架主体设置有驱动电机，所述驱动电机与所述链条传动连接，

5、还包括抹灰主体，所述抹灰主体包括有与所述机架主体铰接相连的安装座，所述安装座设置有电推杆，所述电推杆的输出端设置有抹灰板，所述电推杆的侧壁设置有连接块，位于所述弧形槽的所述链条设置有插入所述连接块的轴销，

6、被所述驱动电机驱动的所述链条带动所述电推杆、所述安装座绕铰接处进行角度摆动。

7、进一步的，在本发明中，上述所述弧形槽的曲率中心和所述安装座的铰接处转动中心重合。

8、进一步的，在本发明中，上述所述弧形槽和所述直线槽的内壁设置有润滑耐磨衬层，所述链条嵌入所述润滑耐磨衬层并可滑动。

9、进一步的，在本发明中，上述所述机架主体还设置有驱动链轮，所述驱动链轮与所述链条啮合，所述驱动电机的主轴与所述驱动链轮传动连接。

10、进一步的，在本发明中，上述所述机架主体还设置有张紧链轮，所述张紧链轮与所述链条啮合。

11、进一步的，在本发明中，上述所述驱动链轮、所述张紧链轮位于所述弧形槽和所述直线槽的连接处，所述驱动链轮位于所述张紧链轮的上侧。

12、进一步的，在本发明中，上述两个所述弧形引导机构对称分布，两个所述弧形引导机构对应的所述驱动链轮设置有传动轴同步传动。

13、进一步的，在本发明中，上述所述抹灰板设置有压力传感单元，所述压力传感单元实时监测所述抹灰板与墙面的接触压力，控制系统根据压力反馈值对所述电推杆的补偿伸长量进行实时微调。

14、第二方面，本发明提供一种控制方法，其特征在于，包括所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，还包括以下方法，

15、s1、主抬升装置驱动机架主体竖向升降至目标抹灰高度，完成设备定位；

16、s2、控制系统驱动驱动电机运转，带动驱动链轮、链条沿月牙形导轨的槽滑动，链条通过轴销拉动连接块，带动安装座绕铰接点回转至抹灰板正对待抹灰墙面的初始基准角度；

17、s3、控制系统输出信号控制电推杆伸出，推动抹灰板向墙面进给，抹灰板上的压力传感单元实时采集墙面接触压力数据并回传至控制系统，控制系统将实时压力与预设标准抹灰压力阈值对比，若接触压力低于标准值，控制电推杆增大伸出补偿量；若接触压力高于标准值，控制电推杆缩短伸出补偿量，维持抹灰压力恒定；

18、s4、驱动电机持续带动链条沿着月牙形导轨的弧形槽滑动，链条牵引电推杆、安装座以铰接处为圆心做弧形角度摆动。

19、进一步的，在本发明中，上述电推杆l的插补补充计算模型如下：

20、，

21、其中，为铰接轴至墙面基准距离，为铰接轴心与抹灰板受压面的几何偏置系数，为压力补偿增益常数；为预设目标压力， 为实时监测压力，

22、通过该模型，控制系统能够实时动态调节电推杆的伸缩长度l，抵消抹灰板摆动轨迹的弧度偏移，同时补偿几何偏差和物理应变，确保抹灰轨迹的直线度。

23、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

24、本发明的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备采用月牙形弧形导轨、链条长力臂牵引摆动结构，抹头可绕铰接点大范围上下摆动，基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备升降达顶部、底部极限行程时，抹灰板可通过摆动避让自身机械结构干涉，直接贴合墙面天花板、地面边缘，无需人工二次补抹，降低人工成本，消除新旧抹灰层开裂、色差质量缺陷。对比传统电机直驱铰接转轴方案，本发明采用链条长力臂牵引摆动，同等摆动载荷下电机所需输出扭矩降低，让设计的驱动电机体积、重量显著缩小，机架抬升机构负载减小；两侧对称弧形引导机构配合同步传动轴，抹头两侧受力均衡，无单侧偏载形变。

25、抹灰板搭载压力传感单元实现恒压抹灰；搭配角度关联电推杆补偿模型，抹头做圆弧摆动时实时校正抹灰板与墙面距离，抵消圆弧轨迹偏移，全程保证抹灰层厚度一致，施工质量一致性远优于现有设备。

1.一种基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，包括主抬升装置和机架主体（1），所述主抬升装置带动机架主体（1）竖向抬升，

2.根据权利要求1所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，所述弧形槽的曲率中心和所述安装座（201）的铰接处转动中心重合。

3.根据权利要求1所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，所述弧形槽和所述直线槽的内壁设置有润滑耐磨衬层，所述链条（302）嵌入所述润滑耐磨衬层并可滑动。

4.根据权利要求1所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，所述机架主体（1）还设置有驱动链轮（304），所述驱动链轮（304）与所述链条（302）啮合，所述驱动电机（303）的主轴与所述驱动链轮（304）传动连接。

5.根据权利要求4所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，所述机架主体（1）还设置有张紧链轮（305），所述张紧链轮（305）与所述链条（302）啮合。

6.根据权利要求5所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，所述驱动链轮（304）、所述张紧链轮（305）位于所述弧形槽和所述直线槽的连接处，所述驱动链轮（304）位于所述张紧链轮（305）的上侧。

7.根据权利要求6所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，两个所述弧形引导机构（3）对称分布，两个所述弧形引导机构（3）对应的所述驱动链轮（304）设置有传动轴（306）同步传动。

8.根据权利要求1所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，其特征在于，所述抹灰板（202）设置有压力传感单元，所述压力传感单元实时监测所述抹灰板（202）与墙面的接触压力，控制系统根据压力反馈值对所述电推杆（4）的补偿伸长量进行实时微调。

9.一种控制方法，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的基于弧形导轨与链条驱动的抹灰设备，还包括以下方法，

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，电推杆（4）l的插补补充计算模型如下：