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[导读]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。

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

•电机驱动器

•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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