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建筑构造包括地基基础、墙体、楼地层、楼梯等的建盖,是房屋建造的主体部分,一般这个阶段工程时间最长,耗费人工与成本巨大,随着3D打印建筑技术兴起,3D打印机器人渐渐被用于建筑构造,3D打印建筑是一项新兴的建筑构筑技术,以“轮廊工艺”为基础,喷墨粘稠粉末和熔融挤出等成型方式,采用工业机器人等载体逐层重复铺设材料层构建房屋。相较传统建筑施工方式,具有环保、节能、质优、高效、成本节省、施工安全等优势,顺应国务院《绿色建筑行动方案》的政策方向,具有广阔的发展前景。
控制系统能够协调控制麦克纳姆轮的电机、3D打印末端的相关驱动器、工业机械臂、同时能够与机械臂的控制器进行通讯。控制系统包含前述多种类型的传感器,并配有为本项目专门开发的上位机软件,上位机软件协调各部分的信息,根据3D打印任务规划运动路径,并且上位机能够驱动用于视频监控的相机,实时监控末端的打印情况;系统配备远程遥控手柄,用于遥控全向移动底盘运动和调整末端打印装置的位姿。同时,系统配备超声波传感器用来检测空间中的障碍物,综合利用二维激光的平面安全检测以及防撞条、急停等来保证整个机器人的工作安全。
■ 功能特点
该3D打印机器人,单一平面内满足高度为2800mm墙体(忽略厚度)的活动范围;打印过程中最远端(墙体两侧为距离最远位置)与最近端机械臂末端与机械臂基座间的距离都应在这个范围内应在这个范围内。且理想状态下的活动范围为912mm,但考虑到底盘高度方向上的误差、三四关节间的偏置、第五关节角运动边界以及临近边界区机械臂的运动性能等问题,两侧分别减去约100mm。最终移动底盘垂直于墙体的活动范围约为700mm左右。