设计制作一个自主机器人：可对住宅物业进行测绘、测量和记录，快速安全地提供准确的勘察数据
测量与施工放样是每个住宅建设项目中的关键环节。在浇筑地基或安装管线之前，施工人员必须准确地标记施工现场内的位置、边界和重要点位。
我们的目标很简单：制造一个机器人，能够根据场地规划，自主标记出需要施工的地面区域。
其成果是Survey Robot，这是一款坚固耐用的履带式机器人，专为在建筑工地运行而设计，可使用行业标准的喷漆标记重要位置。用户无需手动携带测量设备和标记工具在现场作业，只需上传数字图纸，即可让机器人自动完成布局工作。
问题
施工布局工作耗时、重复且成本高昂。在与建筑和测绘领域的专业人士进行客户访谈时，我们始终听到同样的担忧：
•劳动力成本持续上涨。
•测量需要精确和一致。
•建筑工地环境艰苦，难以通行。
•重复性的标记任务应尽可能实现自动化。
这些对话成为我们项目需求的基础，并帮助塑造了最终的设计。
系统概览
Survey Robot 的核心在于将机械、电气和软件系统整合为一个自主运行的平台。
主要特点包括：
•适用于崎岖地形的牵引驱动系统
•树莓派5车载计算机
•自主路径执行
•喷漆标记系统
•基于网页的用户界面
•远程监控功能
该机器人旨在减少人工劳动，同时在施工现场保持一致性和可重复性。
机械设计
该机器人采用履带式底盘，能够应对住宅建筑工地常见的地形。
我们选择轨道而非车轮，是因为它们能提供：
•更好的抓地力
•稳定性提升
•更强的障碍物通过能力
•在泥地、碎石和不平整表面上运行更可靠
底盘采用轻质且坚固的结构部件设计，同时为电子设备、电池、电机和标记组件留有充足空间。
开发过程中一个关键的转折点是从金属底盘设计转向以3D打印原型为主的结构。这不仅加快了迭代速度，也克服了制造过程中遇到的各种挑战。
标记系统
一个主要要求是能够在地面上直接制作出施工级的标记。
我们没有使用旗帜或路标，而是用喷漆标记系统取代了之前的方案。这一方式带来了多项优势：
•成本更低
•可靠性提升
•减少活动部件
•可创建点和虚线
•适用于多种表面
机器人采用高扭矩伺服电机，可驱动倒置的标记油漆罐，并根据上传的测量指令进行精确标记。
电子产品
该机器人由12V电池系统供电，可提供约四小时的运行时间。
主要组成部分包括：
•树莓派5
•带编码器的直流齿轮电机
•伺服电机
•配电系统
•电压调节硬件
设计强调简洁、实用性和未来可扩展性。
软件架构
软件栈围绕一个运行在树莓派5上的Flask Web应用程序展开。
通过界面，用户可以：
•上传CSV文件
•预览机器人路径
•可视化标记位置
•开始任务
•监控机器人进度
•查看历史运行记录
树莓派作为任务控制器，与负责运动和标记执行的底层控制器进行通信。
用户界面
网页界面的设计旨在让自主操作变得简单易用，即使没有机器人背景的用户也能轻松上手。
系统会对上传的文件进行验证，生成视觉预览，并在操作过程中提供任务状态更新。
测试
功能验证(基于组件)
该机器人在多种场景下进行了测试，包括：
•直线行驶
•地形不平的穿越
•标记精度
•远程命令执行
•数据记录验证
•集成系统测试
这些测试有助于验证所有主要子系统均能按预期协同工作。
最终结果
项目结束时，调查机器人成功接收了上传的指令，并通过喷涂点和线自主标记了一个测试区域。
机器人在工程展示期间自主运行，并成功执行了上传的勘察指令，完成了演示任务。
本文编译自hackster.io
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