本發(fā)明涉及一種用于加工建筑材料的系統(tǒng)，在特定情況下，涉及一種使用諸如整平之類的技術(shù)來(lái)加工混凝土和其他類似材料的機(jī)器。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中對(duì)任何現(xiàn)有出版物（或來(lái)源于其的信息）或任何已知事項(xiàng)的引用，不視為且不應(yīng)視為確認(rèn)或承認(rèn)或以任何形式暗示現(xiàn)有出版物（或來(lái)源于其的信息）或已知事項(xiàng)構(gòu)成了本發(fā)明說(shuō)明書(shū)所涉及領(lǐng)域的部分公知常識(shí)。

2、通過(guò)擠出水泥基材料進(jìn)行3d打印用于建筑是公知技術(shù)。通常，這些擠出機(jī)在龍門(mén)系統(tǒng)上工作，或者如果安裝在鉸接臂上，則臂的行程區(qū)域很小。通常，材料通過(guò)橡膠或柔性軟管輸送，該軟管通常通過(guò)電纜鏈沿著線性軸布置，或懸掛在桅桿上。橡膠軟管直徑小，相對(duì)較重且昂貴，并且壓力承受能力有限，耐用性不強(qiáng)（相對(duì)于鋼管或金屬管）。軟管的低承壓能力和小直徑限制了建筑材料可以泵送的距離，限制了材料的流變性和可以泵送的骨料尺寸。因此，與商用混凝土相比，這些材料價(jià)格昂貴。

3、混凝土泵通常具有4或5節(jié)大型鉸接式臂架，呈z形折疊或卷式折疊結(jié)構(gòu)?；炷镣ㄟ^(guò)鋼管沿臂架輸送，鋼管通過(guò)旋轉(zhuǎn)連接穿過(guò)臂架接頭。通常，混凝土最終通過(guò)臂架末端的橡膠軟管輸送。軟管通常垂直懸掛。長(zhǎng)而輕的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致臂架結(jié)構(gòu)相對(duì)靈活，具有較低的固有頻率。臂架通常由液壓系統(tǒng)控制。液壓系統(tǒng)通常具有主動(dòng)阻尼元件來(lái)減少臂架的彈跳。動(dòng)作必須緩慢且受控，以使臂架不會(huì)過(guò)度或危險(xiǎn)地彈跳。即便如此，臂架末端的移動(dòng)也不是很精確，因此允許操作員將長(zhǎng)懸掛橡膠軟管末端噴嘴偏轉(zhuǎn)多達(dá)1m左右，以將混凝土放置在需要的位置。

4、現(xiàn)有提供用于處理輸送的建筑材料的機(jī)械。這方面的例子包括用于整平混凝土的機(jī)械和用于混凝土材料成型的機(jī)械，以對(duì)材料進(jìn)行特定的表面處理。通常，此類機(jī)械是針對(duì)每項(xiàng)任務(wù)定制的，這意味著整平需要不同的設(shè)備以進(jìn)行拋光或研磨。此外，每種類型的機(jī)械通常都是手動(dòng)操作的，并且需要布設(shè)在建筑材料的加工現(xiàn)場(chǎng)。這給諸如在高層建筑中應(yīng)用的場(chǎng)景帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)樗赡苄枰獙C(jī)械運(yùn)送到正在施工的特定樓層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、從廣義上講，本發(fā)明的一個(gè)方面旨在提供一種用于構(gòu)建建筑物的機(jī)器人施工系統(tǒng)，該施工系統(tǒng)包括：底座，從底座延伸出的臂架，連接在臂架端部附近的鉸接式工作頭，該工作頭包括被配置用于加工建筑材料的工作部件，以及控制器，其配置用于控制臂架和工作頭的移動(dòng)，從而移動(dòng)工作部件并由此加工建筑材料，其中臂架在較大距離上具有較慢的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而工作頭在較小距離上提供較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

2、在一個(gè)實(shí)施例中，控制器配置用于控制工作頭以動(dòng)態(tài)地穩(wěn)定工作部件，從而校正臂架端部的無(wú)意移動(dòng)。

3、在一個(gè)實(shí)施例中，控制器配置用于控制臂架和工作頭以在建筑材料的加工期間控制工作部件的移動(dòng)。

4、在一個(gè)實(shí)施例中，控制器配置用于控制臂架和工作頭沿著工作路徑對(duì)建筑材料進(jìn)行加工。

5、在一個(gè)實(shí)施例中，在加工建筑材料時(shí)，控制器被配置用于：控制臂架以移動(dòng)臂架端部，從而提供工作部件的粗略引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)；以及控制工作頭以移動(dòng)工作部件，從而實(shí)現(xiàn)工作部件的精確定位。

6、在一個(gè)實(shí)施例中，控制器用于控制臂架和工作頭，使臂架和工作頭同時(shí)移動(dòng)。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭在兩個(gè)軸上鉸接以兩個(gè)自由度移動(dòng)工作部件，從而允許工作部件在兩個(gè)正交空間方向上移動(dòng)。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)正交的空間方向是以下之一：水平空間方向，以校正臂架末端的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)；一個(gè)水平方向和一個(gè)垂直方向，以校正臂架末端的縱向和垂直運(yùn)動(dòng)；以及一個(gè)水平方向和一個(gè)垂直方向，以校正臂架末端的橫向和垂直運(yùn)動(dòng)。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭鉸接在三個(gè)軸上，以三個(gè)自由度移動(dòng)工作部件，從而允許工作部件在正交空間方向上移動(dòng)。

10、在一個(gè)實(shí)施例中，工作部件在正交空間方向上的移動(dòng)用于校正臂架端部的縱向、橫向和垂直移動(dòng)。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭與軸鉸接以提供以下功能之一：俯仰、滾動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)；俯仰、俯仰、滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)；以及俯仰、滾動(dòng)和滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

12、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭進(jìn)一步鉸接在另一軸上以調(diào)節(jié)工作部件的俯仰運(yùn)動(dòng)。

13、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭鉸接在另一軸上以調(diào)節(jié)工作部件的方向。

14、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭使用以下至少之一進(jìn)行鉸接：旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器；線性執(zhí)行器；液壓馬達(dá)；電動(dòng)機(jī)；液壓油缸；電動(dòng)沖頭；液壓伺服系統(tǒng)；以及電動(dòng)伺服系統(tǒng)。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭包括機(jī)械臂和末端執(zhí)行器，其中工作部件由末端執(zhí)行器支撐。

16、在一個(gè)實(shí)施例中，工作部件包括以下之一：整平部件；抹子；模板；模具；配置用于推動(dòng)所加工材料的偏壓構(gòu)件；切割工具；磨頭；拋光頭；墊圈頭；噴砂頭；以及裁切機(jī)。

17、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭鉸接至以下至少之一：允許工作部件旋轉(zhuǎn)；控制工作部件的高度；以及控制工作部件的方向。

18、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭圍繞三個(gè)軸線鉸接，以使工作部件保持在固定方向，并提供進(jìn)一步的鉸接以允許調(diào)整工作部件的高度和/或位置。

19、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭鉸接以允許工作部件旋轉(zhuǎn)和水平運(yùn)動(dòng)。

20、在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括臂架執(zhí)行器，該臂架執(zhí)行器配置用于移動(dòng)臂架。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，臂架執(zhí)行器被配置至少實(shí)現(xiàn)以下功能之一：轉(zhuǎn)動(dòng)臂架；伸出或縮回臂架；展開(kāi)臂架；以及升高或降低臂架。

22、在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括跟蹤系統(tǒng)，該跟蹤系統(tǒng)被配置用于測(cè)量以下至少一個(gè)的位置和/或運(yùn)動(dòng)：工作頭；臂架末端；臂架；以及工作部件；并且控制器被配置用于根據(jù)來(lái)自跟蹤系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)控制工作頭。

23、在一個(gè)實(shí)施例中，跟蹤系統(tǒng)包括以下至少之一：激光導(dǎo)向器；物理導(dǎo)向器和相應(yīng)的導(dǎo)向傳感器；定位傳感器；gps傳感器；移動(dòng)傳感器；慣性測(cè)量單元；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)；激光跟蹤器；激光雷達(dá)；雷達(dá)；測(cè)距傳感器；以及超聲波測(cè)距傳感器。

24、在一個(gè)實(shí)施例中，跟蹤系統(tǒng)包括：靠近臂架末端安裝的三個(gè)逆向反射器；以及相應(yīng)的激光跟蹤器，其中跟蹤系統(tǒng)被配置用于基于從逆向反射器反射的射線來(lái)測(cè)量臂架端部的位置和方向。

25、在一個(gè)實(shí)施例中，跟蹤系統(tǒng)包括：可移動(dòng)地安裝在靠近工作部件的鉸接頭上的逆向反射器；以及激光跟蹤器，其中跟蹤系統(tǒng)被配置用于基于從逆向反射器反射的射線來(lái)測(cè)量工作部件的位置和方向。

26、在一個(gè)實(shí)施例中，跟蹤系統(tǒng)包括：位于環(huán)境中的激光導(dǎo)向器；以及至少安裝在臂架和工作頭之一上的傳感器，該傳感器被配置用于檢測(cè)與激光導(dǎo)向器的偏差。

27、在一個(gè)實(shí)施例中，激光導(dǎo)向器定義以下至少之一：高度平面以及工作路徑。

28、在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括噴嘴，該噴嘴配置用于輸送建筑材料。

29、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭至少鉸接至以下之一：獨(dú)立移動(dòng)工作部件和噴嘴；相對(duì)于噴嘴移動(dòng)工作部件；允許工作部件繞噴嘴旋轉(zhuǎn)；控制工作部件相對(duì)于噴嘴的高度；以及控制噴嘴的方向。

30、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭圍繞三個(gè)軸線進(jìn)行鉸接，以允許噴嘴保持在固定方向，并提供進(jìn)一步的鉸接以允許調(diào)整噴嘴的高度和/或位置。

31、在一個(gè)實(shí)施例中，工作頭鉸接以允許噴嘴的旋轉(zhuǎn)和水平運(yùn)動(dòng)。

32、在一個(gè)實(shí)施例中，送料頭鉸接在另一個(gè)附加軸上，以調(diào)整噴嘴的方位。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的廣義形式及其各自的特征可以結(jié)合使用和/或獨(dú)立使用，提及單獨(dú)的廣義形式并非為了限制本發(fā)明。