【技术实现步骤摘要】
交互系统、砌砖装置、砌砖机械手及砌砖定位方法
[0001]本专利技术涉及建筑设备自动化
，特别是涉及一种交互系统、砌砖装置、砌砖机械手及砌砖定位方法。
技术介绍
[0002]砌砖是指将砖块整齐堆砌为墙体，砌砖操作高度依赖人工。随着人力成本的上升和建筑工人老龄化趋势的加剧，砌砖机器人将代替人工进行砌砖操作。
[0003]中国专利文件CN 111350361 A公开了一种砌筑方法、砌筑系统及砌筑机器人，其中，砌筑方法包括以下步骤：S1、将砌筑机器人定位至砌筑墙面的作业位置；S2、标定所述砌筑机器人相对所述砌筑墙面的位姿；S3、所述砌筑机器人的执行机械手获取作业对象的位姿；其中，步骤S2至少包括以下步骤：标定所述砌筑机器人相对所述砌筑墙面的三维位置和相对水平面的倾角。
[0004]该公开文件中，砌砖定位组件包括第四视觉检测器51和第三测距传感器52，第四视觉检测器51用于检测待砌位置在水平面内的位置和方向，第三测距传感器52用于检测砌砖机械手5在竖直方向上相对待砌位置的距离。砌砖机械手5 从中转位置处抓取待砌砌砖61后，根据自身相对待砌位置的角度调整自身在水平面内的角度，以使得砌砖机械手5旋转至与待砌位置平行的位置，然后沿水平方向移动至待砌位置上方，之后下行将待砌砌砖61放置于待砌位置，砌砖机械手5复位，抓取下一块待砌砌砖61。这种定位方法中由于每一待砌砖均以与之相邻的已砌砖的位置和方向作为定位基准，导致了误差累积，并且墙面垂直度的检测是在砌砖完成后，并不能够原有砌砖墙面垂直度不合格的技术缺陷，难以满...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种交互系统，应用于砌砖机械手，所述砌砖机械手包括基部，自基部向前延伸的臂部以及连接于所述臂部的自由末端的手部，所述手部拾取砖块且释放砖块于墙体的堆砌位置，所述墙体由多块所述砖块堆砌形成，所述堆砌位置包括有竖直放置面，其特征在于，包括：光发射源，所述光发射源发射多条光线，多条光线位于同一竖直平面从而形成一竖直基准面，所述竖直基准面间隔位于所述墙体于墙体宽度方向上的一侧；一第一传感器，用于获取第一夹角，所述第一夹角为被拾取的所述砖块与作业环境的水平面之间的夹角；一第二传感器，用于获取第一距离，所述第一距离为被拾取的所述砖块与所述竖直放置面的水平距离；一第三传感器，用于获取第二夹角和第二距离，所述第二夹角为被拾取的所述砖块与所述竖直基准面之间的夹角，所述第二距离为被拾取的所述砖块与所述竖直基准面之间的距离；控制模块，分别与所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器的通信连接；所述控制模块基于所述第一夹角和所述第二夹角值控制手部旋转，使得被拾取的所述砖块随所述手部旋转形成目标位姿；所述控制模块基于所述第一距离生成一第一动作指令，能够控制所述手部带动被拾取的所述砖块朝向所述竖直放置面移动第一水平位移量；所述控制模块基于所述第二距离生成一第二动作指令，能够控制所述手部带动被拾取的所述砖块朝向所述竖直基准面移动第二水平位移量，所述第一水平位移量的移动方向和所述第二水平位移量的移动方向相互垂直。2.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述控制模块基于每一被拾取的所述砖块的第二距离控制每一被拾取的所述砖块移动第二水平位移量，每一块被拾取的所述砖块的所述第二水平位移量使得每一位于所述堆砌位置的所述砖块与所述竖直基准面的距离均等。3.根据权利要求2所述的交互系统，其特征在于，所述控制模块控制基于每一被拾取的所述砖块的第一距离控制每一被拾取的所述砖块朝向所述竖直放置面移动所述第一水平位移量，每一块被拾取的所述砖块的所述第一水平位移量使得水平相邻的每两块所述砖块之间的砖缝均位于预设误差范围内。4.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述目标位姿包括水平位姿，位于所述水平位姿的被拾取的所述砖块平行于作业环境的水平面；所述控制模块基于所述第一夹角控制所述手部旋转，使得被拾取的所述砖块相对于作业环境的水平面旋转至所述水平位姿。5.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述目标位姿包括竖直位姿，位于所述竖直位姿的被拾取的所述砖块平行于所述竖直基准面；所述控制模块基于所述第二夹角控制所述手部相对于所述竖直基准面旋转至所述竖直位姿。6.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述第二传感器为激光传感器，所述激光传感器包括激光发射口，所述激光发射口沿着水平方向发射水平激光，所述水平激光
被构造成沿着所述水平方向射向所述竖直放置面；控制模块预设一第一修正值，所述第一修正值为被拾取的所述砖块沿着所述水平激光的发射方向凸出所述激光发射口的距离，控制模块计算所述水平激光的长度与所述第一修正值之间的差值从而得到所述第一距离。7.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述第三传感器包括：外壳，其为中空箱体状，所述外壳的下侧壁包括可投影材质，所述外壳的其他所述侧壁包括不透光材质，所述竖直基准面可于所述下侧壁投影成像；图像采集器，与所述控制模块通信连接，所述图像采集器安装于所述外壳的内部且位于所述下侧壁上方，所述图像采集器用于拍摄所述竖直基准面于所述下侧壁的实时图像，定义其为第一图像，所述图像采集器反馈所述第一图像至所述控制模块；所述控制模块包括存储单元，所述存储单元预先保存基准图像，第二夹角等于所述第一图像与所述基准图像之间的夹角，所述第二距离等于所述第一图像与所述基准图像的距离。8.根据权利要求7所述的交互系统，其特征在于，所述下侧壁的可投影部分的宽度大于所述第二水平位移量。9.根据权利要求7所述的交互系统，其特征在于，当首次砌砖时，所述手部拾取所述砖块放置于首次堆砌位置，处于所述首次堆砌位置的所述图像采集器拍摄所述竖直基准面于所述下侧壁上的首次实时图像，所述图像采集器反馈所述首次实时图像于所述控制模块，所述控制模块存储所述首次实时图像形成所述基准图像。10.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述堆砌位置还包括有水平放置面，所述交互系统进一步包括第四传感器，与所述控制模块通信连接，所述第四传感器用于获取所述水平放置面与被拾取的所述砖块沿着竖直方向的第三距离；所述控制模块基于所述第三距离生成一第一竖直位移量，且控制所述手部带动被拾取的所述砖块向下移动所述第一竖直位移量，从而使得被拾取的所述砖块向下位移至所述水平放置面，所述第一竖直位移量的移动方向垂直于所述第一水平量的移动方向和所述第二水平量的移动方向。11.根据权利要求10所述的交互系统，其特征在于，所述第四传感器为激光传感器，所述激光传感器的激光发射口朝下发射竖直激光至所述水平放置面；控制模块预设一第二修正值，所述第二修正值为被拾取的所述砖块沿着所述竖直激光的发射方向凸出所述激光发射口的距离，控制模块计算所所述竖直激光的长度与所述第二修正值之间的差值从而得到所述第三距离。12.根据权利要求10所述的交互系统，其特征在于，所述第一水平位移量及其移动方向形成第一矢量，所述第二水平位移量及其移动方向形成第二矢量，所述第一竖直位移量及其移动方向形成第三矢量；所述第一矢量的起始位置、所述第二矢量的起始位置与所述第三矢量的起始位置重合，定义三者重合的位置为精校准位置，所述精校准位置与所述竖直放置面之间于水平方向上间隔设置；所述控制模块被构造成：于所述精校准位置控制所述手部及被拾取的所述砖块停止，且基于所述精校准位置的
所述第一夹角和所述第二夹角调整被拾取的所述砖块至所述目标位姿；调整被拾取的所述砖块至所述目标位姿后，以所述精校准位置生成的所述第一矢量、所述第二矢量以及所述第三矢量规划移动路径，控制所述手部带动被拾取的所述砖块自所述精校准位置移动至所述堆砌位置。13.根据权利要求12所述的交互系统，其特征在于，位于所述精校准位置的被拾取的所述砖块与所述竖直放置面距离大于等于10mm且小于等于30mm。14.根据权利要求12所述的交互系统，其特征在于，所述控制模块进一步被构造成：控制所述手部及被拾取的所述砖块停止于至少一个粗校准位置，所述至少一个粗校准位置与所述精校准位置位于同一水平线上且相较所述精校准位置远离所述竖直放置面；于所述粗校准位置控制所述手部及被拾取的所述砖块停止，且基于所述粗校准位置的所述第一夹角和所述第二夹角调整被拾取的所述砖块至所述目标位姿；调整被拾取的所述砖块至所述目标位姿后，控制所述手部带动被拾取的所述砖块自所述至少一个粗校准位置沿着水平方向移动至所述精校准位置。15.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统进一步包括第五传感器，所述第五传感器与所述控制模块通信连接，所述第五传感器用于获取待拾取的所述砖块的位姿；所述控制模块基于待拾取的所述砖块的位姿调整所述手部的位姿且控制所述手部以平行于待拾取的所述砖块的位姿拾取所述待拾取砖块。16.根据权利要求15所述的交互系统，其特征在于，所述第五传感器由至少三个激光传感器形成，每一所述激光传感器的激光发射口朝下发射且于待拾取的所述砖块的上表面形成一个激光点，所述至少三个激光点不在同一直线设置，经过所述至少三个激光点的平面的位姿为待拾取的所述砖块的位姿。17.根据权利要求16所述的交互系统，其特征在于，自上而下观察，待拾取的所述砖块的质心位于至少三个所述激光点的连线之内。18.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统进一步包括一第六传感器，所述第六传感器朝下定义一检测位置，所述控制模块控制所述手部处于释放状态且同时向下位移至所述检测位置被待拾取的砖块触发，所述控制模块接收所述检测位置被给触发的信息后，控制所述手部由释放状态切换至拾取状态，用于拾取待拾取的所述砖块。19.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述交互系统进一步包括一第七传感器，所述第七传感器为压力传感器，用于检测所述手部对待拾取的所述砖块拾取作用力，当拾取作用力大于预设阀值时，所述手部为拾取状态，当所述拾取作用力小于所述预设阀值时，所述手部为释放状态。20.一砌砖装置，用于将多个砖块堆砌成墙体，每一所述砖块于所述墙体上定义一个堆砌位置，所述堆砌位置包括有水平放置面和竖直放置面，其特征在于，包括：权利要求1～19任一项所述的交互系统；一砌砖机械手，所述砌砖机械手具有基部，自所述基部向前延伸的臂部以及连接于所述臂部末端的一手部，所述手部用于拾取待拾取的所述砖块且释放被拾取的所述砖块于所述堆砌位置，其中，所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器分别安装于所述手部的不同位置。
21.根据权利要求20所述的砌砖装置，其特征在于，所述手部自身定义一第一坐标系，所述第一坐标系包括由前后轴线、左右轴线以及上下轴线形成，所述手部沿所述左右轴线定义其自身宽度，沿着所述前后轴线定义其自身长度，沿着所述上下定义其自身高度，所述手部包括：一支撑板；一执行机构，安装...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢军，曹耿，郑小林，易俊，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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