[发明专利]建筑3D打印机器人设备及其控制方法和系统

权利要求书

1.一种建筑3D打印机器人设备，其特征在于，包括：

机架，顶部具有工作台；

置于所述工作台的机械臂，所述机械臂的末端的位置可移动调节；

装设于所述机械臂的末端、供实现3D打印的打印头；

装设于所述机架底部的移动机构，通过所述移动机构使得所述机架可移动调节；以及

置于所述机架上的控制模块，所述控制模块与所述机械臂、所述打印头以及所述移动机构控制连接，所述控制模块依据所需完成的3D打印作业任务控制所述移动机构运动并带动所述机架移动至3D打印作业位置处，所述控制模块还控制所述机械臂沿打印路径移动其末端，使得所述机械臂带动所述打印头沿打印路径运动并完成3D打印作业。

2.如权利要求1所述的建筑3D打印机器人设备，其特征在于，所述移动机构包括安装于所述机架前侧的一对前轮、与每一前轮驱动连接的驱动总成、安装于所述机架后侧的安装座、可转动的安装于所述安装座的摇摆桥以及安装于所述摇摆桥两侧的后轮；

所述摇摆桥沿横向设置，且所述摇摆桥的两侧可绕其转动连接处上下浮动，从而带着对应的后轮上下浮动以适应不平整的作业面。

3.如权利要求1所述的建筑3D打印机器人设备，其特征在于，还包括装设于所述机架对角处的激光传感器，所述激光传感器用于测量所述机架与3D打印作业现场设置的标定板间的距离以得到测距信息；

所述激光传感器与所述控制模块连接，并将所述测距信息发送给所述控制模块，所述控制模块根据所述测距信息计算得出所述机架的位置信息，并根据得到的位置信息结合所需完成的3D打印作业任务规划出打印路径。

4.如权利要求3所述的建筑3D打印机器人设备，其特征在于，

所述激光传感器观测所述标定板在激光坐标系下的位置并得到对应的坐标信息；

所述控制模块接收标定板的坐标信息并将所述标定板的坐标信息转换到全局坐标系下得到转换坐标其中的i取值为1至n；

所述控制模块根据三边定位法计算得出所述机架在全局坐标系下的位姿

^WP_R＝(A^TA)^-1A^Tb

其中，

5.如权利要求1所述的建筑3D打印机器人设备，其特征在于，所述机架的底部设有向外凸伸的防撞边板，所述防撞边板上装设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块连接，在所述防撞边板发生碰撞时，所述压力传感器产生碰撞信号发送给所述控制模块，以使得所述控制模块控制所述移动机构停止所述机架的运动。

6.一种建筑3D打印机器人设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取3D打印作业任务，依据所获取的3D打印作业任务规划出行走路径和打印路径；

提供如权利要求1所述的建筑3D打印机器人设备，将所述行走路径和所述打印路径发送给所述控制模块，并通过所述控制模块控制所述建筑3D打印机器人设备沿行走路径运动至3D打印作业位置处，控制所述机械臂沿打印路径移动并带动所述打印头进行3D打印作业。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述机架的位置信息，基于所述机架的位置信息结合所述3D打印作业任务规划得出打印路径；

获取所述机架周围的障碍物信息，基于所述障碍物信息和3D打印作业任务规划得出行走路径。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述机架的底部装设有支撑高度可调节的支撑机构；

待所述建筑3D打印机器人设备运动至3D打印作业位置处时，控制所述支撑机构调节支撑高度以将所述机架撑起，并通过调节所述支撑机构的支撑高度使得所述工作台处于水平状。