一种智能钢筋绑扎机器人及自主路径规划绑扎的方法

本发明属于工程建筑相关，更具体地，涉及一种智能钢筋绑扎机器人及自主路径规划绑扎的方法。

背景技术：

1、钢筋工程施工作为建筑工程中必不可少的刚性工序之一，市场规模巨大而且对于整个建筑工程全过程来说极为重要。在钢筋工程施工中，为了防止振捣混凝土时钢筋发生偏位而导致的钢筋混凝土强度降低，常常需要对钢筋节点进行绑扎工作。目前市面上使用的钢筋绑扎机器人能够利用机械化自动化对钢筋绑扎这种重复性高、工艺简单的工序进行替代操作。

2、然而，钢筋绑扎机器人目前仍然存在诸多困难和不足，限制了其在工程中的应用。与传统的人工绑扎钢筋节点不同，钢筋绑扎机器人在钢筋网片上工作的过程通常是按照写入的程序进行固定路线运行的。针对实际施工现场钢筋网片形状不规则、障碍物较多、突发状况多的复杂环境，传统的固定路线运行方法限制了高效率绑扎，因此当前无法发挥钢筋绑扎机器人高效率工作的优势。因此，研究如何高效低耗地对钢筋绑扎机器人进行合乎逻辑的路径规划工作，对于推广钢筋绑扎机器人在施工现场的工程应用具有重要意义。本发明提出了一种智能钢筋绑扎机器人的自主路径规划方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种智能钢筋绑扎机器人及自主路径规划绑扎的方法，解决预设钢筋绑扎路径过程效率低下以及适应性不高的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种智能钢筋绑扎机器人，该机器人包括主车框模块、副车框模块、支撑模块和绑扎模块，其中，

3、所述主车框模块作为所述副车框模块、支撑模块和绑扎模块的载体，该主车框模块包括主车框和移动轮，所述移动轮设置在主车框的侧面，用于带动所述机器人横向移动；

4、所述副车框模块平行设置在所述主车框的上方，该副车框模块包括副车框和纵向驱动机构，所述纵向驱动机构设置在所述副车框的侧面，该纵向驱动机构同时与所述副车框和主车框连接，用于分别驱动主车框和副车框沿纵向平移；

5、所述支撑模块固定连接在所述副车框的两端，该支撑模块包括支撑杆和支撑驱动机构，在所述支撑驱动机构的作用下，支撑杆向下运动与待绑扎钢筋网面接触以此将所述机器人抬起使得所述主车框模块脱离与待绑扎钢筋网面的接触，在所述纵向驱动机构的作用下，所述主车框模块纵向平移，所述支撑杆在支撑驱动机构的作用下向上回缩，所述主车框模块与待绑扎钢筋网面接触，以此实现机器人的纵向平移；

6、所述绑扎模块固定连接在所述副车框上，用于对钢筋网面上的节点进行绑扎，该绑扎模块在所述主车框模块、副车框模块以及支撑模块的带动下具备在横向和纵向的自由度。

7、进一步优选地，所述主车框与所述移动轮相对的一侧，设置有凹形轮，该凹形轮的中间设置的凹槽用于与待绑扎钢筋配合并作为待绑扎钢筋的轨道，使得该主车框横向运动时沿着待绑扎钢筋的方向移动。

8、进一步优选地，所述绑扎模块包括绑扎枪和竖直驱动电机，所述绑扎枪在所述竖直驱动电机的驱动作用下竖直上下移动。

9、进一步优选地，所述主车框和副车框之间设置有滑块、滑轨和轨道连接件，所述滑块设置在副车框背面，所述滑轨与所述副车框背面连接用于与所述滑轨配合，所述滑轨连接件设置在所述主车框的上表面，用于连接所述滑轨和主车框。

10、进一步优选地，所述机器人上还设置有传感器模块，用于检测待绑扎钢筋上的节点位置。

11、进一步优选地，所述副车框模块上设置有壳体，用于将所述副车框模块罩在其中。

12、按照本发明的另一个方面，提供了一种上述所述的智能钢筋绑扎机器人的自主路径规划绑扎的方法，该方法包括下列步骤：

13、s1采集待绑扎钢筋网片图像，对该图像进行处理获得单像素线条图像，在该单像素线条图像中找到线条横纵相交的交点标记为绑扎节点；计算单像素线条图像中钢筋的直径和彼此之间的间距；

14、s2将所述绑扎节点进行标号，按照该标号规划绑扎顺序和运动轨迹，标号，其中，对于同一行或者同一列的绑扎节点，其标号连续；

15、s3机器人按照所述绑扎顺序和运动轨迹对钢筋的节点予以绑扎。

16、进一步优选地，在步骤s2中，在标号时，相邻列或者相邻行的绑扎节点标号连续。

17、进一步优选地，在步骤s1中，所述图像处理采用骨架法先提取目标外围轮廓，然后从内向外逐步腐蚀获得目标图像边界。

18、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：

19、1.本发明的自动化钢筋绑扎装置能够实现直线行走作业、横向平移变轨转向作业两种基本作业方式，通过路径规划方法可以进行自由组合，以实现不同作业场景的实用化作业方式，提高钢筋节点连接的施工环境适应性；整个连接过程无需人工绑扎操作，绑扎效率大大提升，并且在长时间大空间的重复连接工作中，使用机器去替代进行工作，相比人工连接钢筋节点质量能够得以保障；

20、2.本发明通过处理提供的工作区域平面图可以在所述终端平台上以点阵图的形式呈现，实现远程监测功能；所述路径规划模块对得到的图像信息进行分析，通过内置算法设计出符合逻辑、最易实现的钢筋绑扎路径，并将路径信息通过传输单元传输至连接控制系统；

21、3.本发明通过对钢筋绑扎节点识别、机械手连接动作、装置整体平移变轨换向等全流程自动化执行，实现替代人工绑扎钢筋的需求，减少施工环境依赖，提高施工效率；

22、4.本发明通过处理作业现场钢筋网片图片，得到钢筋网片骨架图，然后经过控制终端的分析识别，设计出符合实际场景的钢筋绑扎路径，以此来控制钢筋绑扎机器人进行自动化工作，解决预设钢筋绑扎路径过程效率低下以及适应性不高的技术问题。

技术特征：

1.一种智能钢筋绑扎机器人，其特征在于，该机器人包括主车框模块、副车框模块、支撑模块和绑扎模块，其中，

2.如权利要求1所述的一种智能钢筋绑扎机器人，其特征在于，所述主车框(1)与所述移动轮(2)相对的一侧，设置有凹形轮(7)，该凹形轮(7)的中间设置的凹槽用于与待绑扎钢筋配合并作为待绑扎钢筋的轨道，使得该主车框横向运动时沿着待绑扎钢筋的方向移动。

3.如权利要求2所述的一种智能钢筋绑扎机器人的自主路径规划方法，其特征在于，所述绑扎模块包括绑扎枪(8)和竖直驱动电机(9)，所述绑扎枪(8)在所述竖直驱动电机(9)的驱动作用下竖直上下移动。

4.如权利要求1或2所述的一种智能钢筋绑扎机器人，其特征在于，所述主车框(1)和副车框(3)之间设置有滑块(10)、滑轨(11)和轨道连接件(12)，所述滑块(10)设置在副车框(3)背面，所述滑轨(11)与所述副车框(3)背面连接用于与所述滑轨(11)配合，所述滑轨(11)连接件设置在所述主车框(1)的上表面，用于连接所述滑轨(11)和主车框(1)。

5.如权利要求1或2所述的一种智能钢筋绑扎机器人，其特征在于，所述机器人上还设置有传感器模块，用于检测待绑扎钢筋上的节点位置。

6.如权利要求1或2所述的一种智能钢筋绑扎机器人，其特征在于，所述副车框模块上设置有壳体，用于将所述副车框模块罩在其中。

7.一种权利要求1-6任一项所述的智能钢筋绑扎机器人的自主路径规划绑扎的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

8.如权利要求7所述的一种智能钢筋绑扎机器人的自主路径规划方法，其特征在于，在步骤s2中，在标号时，相邻列或者相邻行的绑扎节点标号连续。

9.如权利要求7所述的一种智能钢筋绑扎机器人的自主路径规划方法，其特征在于，在步骤s1中，所述图像处理采用骨架法先提取目标外围轮廓，然后从内向外逐步腐蚀获得目标图像边界。

技术总结本发明属于工程建筑相关技术领域，并公开了一种智能钢筋绑扎机器人及自主路径规划绑扎的方法。该机器人包括主车框模块、副车框模块、支撑模块和绑扎模块，主车框模块用于带动机器人横向移动；副车框模块用于驱动主车框和副车框沿纵向平移；支撑模块包括支撑杆和支撑驱动机构，支撑杆向下运动以此将机器人抬起使得主车框模块脱离与待绑扎钢筋网面的接触，在纵向驱动机构的作用下，主车框模块纵向平移，支撑杆在支撑驱动机构的作用下向上回缩，主车框模块与待绑扎钢筋网面接触，以此实现机器人的纵向平移；绑扎模块用于对钢筋网面上的节点进行绑扎。通过本发明，解决预设钢筋绑扎路径过程效率低下以及适应性不高的技术问题。技术研发人员：周燕,柯美翔,周诚,骆汉宾,邹洁朗,张爽,尹奎,余长洪,周杰刚受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13