(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210160761.8 (22)申请日 2022.02.22 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310000 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 陈正毅　贾江鸣　贺磊盈　董晓洁　 (74)专利代理 机构 北京元本知识产权代理事务 所(普通合伙) 11308 专利代理师 范奇 (51)Int.Cl. E04F 21/165(2006.01) G06F 9/451(2018.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种自动循 迹和路径规划美缝机 器 (57)摘要 本发明提供了一种自动循迹和路径规划美 缝机器， 涉及家装工具领域， 包括有摄像头， 小车 箱体； 伺服电机支撑座， 所述伺服电机支撑座固 定于底板 上表面， 伺服电机支撑座上固定有伺服 电机； 麦克纳姆轮， 所述麦 克纳姆轮成对设置， 固 定于伺服电机端部； 显示屏， 所述显示屏用于显 示各项参数； 控制集成； 所述小车箱体内设置有 清缝模块、 除尘模块、 涂蜡模块、 美缝压缝模块、 识别及轨迹规划模块； 所述识别及轨迹规划模块 位于机器的前端靠上位置， 对瓷砖和缝隙的空间 坐标点数据采集、 处理、 运算形成了瓷砖和缝隙 的实时位置。 解决了不能自动识别瓷砖缝隙的位 置， 不能自动规划工作路径， 没有人机交互界面 的问题。 权利要求书3页 说明书9页 附图11页 CN 114673328 A 2022.06.28 CN 114673328 A 1.一种自动循迹和路径规划美缝机器， 其特 征在于， 包括有 摄像头， 小车箱体， 所述摄 像头安装于小车箱体前端， 所述小车箱体内设置有底板； 伺服电机支撑座， 所述伺服电机支撑座固定于底板上表面， 伺服电机支撑座上固定有 伺服电机； 麦克纳姆轮， 所述麦克纳姆轮成对设置， 固定于伺服电机端部， 用于小车箱体在地面移 动； 注蜡管， 所述注蜡管设置与小车箱体顶面， 注蜡管伸入到小车箱体内； 美缝枪， 所述美缝枪设置 于小车箱体顶部尾端； 电源， 所述电源设置 于小车箱体上， 用于对整个设备区供电； 显示屏， 所述显示屏用于 显示各项参数； 控制集成， 所述控制集成设置 于小车箱体上， 用于对整体设备控制； 所述小车箱体内设置有清缝模块、 除尘模块、 涂蜡模块、 美缝压缝模块、 识别及轨迹规 划模块； 所述清缝模块 位于机器下部的前端， 用于对瓷砖清缝； 所述除尘模块设置 于清缝模块后方， 用于对砖缝清洁； 所述涂蜡模块 位于机器下部的中间位置； 所述美缝压缝模块 位于机器下部的尾端； 所述激光发射器设置 于小车箱体前端； 所述识别及轨迹规划模块位于机器的前端靠上位置， 对瓷砖和缝隙的空间坐标点数据 采集、 处理、 运算， 形成了瓷砖和缝隙的实时位置， 从而驱动机器准确的进行美缝工作。 2.根据权利要求1所述的一种自动循迹和路径规划美缝机器， 其特征在于， 所述小车箱 体前端设置有激光发射器。 3.根据权利要求1所述的一种自动循迹和路径规划美缝机器， 其特征在于， 清缝模块包 括了： 直线模组滑台， 所述直线模组滑台竖直固定于底板上表面， 所述直线模组滑台中部设 置有螺纹杆， 所述螺纹杆外表面螺纹套接有螺纹杆滑台； 刀架， 所述刀架固定 于螺纹杆滑台上进行 上下方向移动； 步进电机， 所述步进电机固定于直线模组滑台顶端， 通过联轴器与螺纹杆固定连接， 用 于对螺纹杆提供驱动力； 刀具， 所述刀具固定 于刀架上， 刀具插 入到砖缝中， 对砖缝进行清洁； 光杆固定台， 所述 光杆固定台 固定于底板上表面； 光杆， 所述 光杆竖直固定 于光杆固定台上表面中心处； 光杆滑台， 所述光杆滑台滑动套设于光杆外表面， 且与刀架相连接， 所述光杆滑台与光 杆件通过法兰式直线轴承连接； 导向轮， 所述导向轮设与刀架侧表面底部， 刀具插入砖缝内与导向轮配合对设备前进 方向进行限位。 除尘模块的吸尘管头固定在刀架上， 位于刀具的后方， 倾 斜角度为 40°； 4.根据权利要求1所述的一种自动循迹和路径规划美缝机器， 其特征在于， 涂蜡模块的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114673328 A 2储蜡槽内加装了液位传感器， 将蜡液 的余量情况在显示屏中显示出来， 当蜡液余量达到了 警戒线时， 会有相应的警报提 示。 5.一种路径规划美缝机 工作方法， 其特 征在于， 包括有以下步骤 划分工作区， 工人推着本发明机器沿着机器最大可工作区间的外围矩形绕行一周， 确 定机器的工作区间； 输入瓷砖数， 将该区域横向和纵向瓷砖数量通过机器的显示屏操作界面输入机器程序 中； 激光点采集， 通过机器前端的激光发射器将一横向线形激光投射到瓷砖上， 再由摄像 头对瓷砖上的激光进行 数据采集， 通过采集到的众多的激光 点， 从而生成激光 点云； 激光点云处理， 通过点云聚类算法DBSCAN对原始点云进行拼接、 去噪、 分类、 滤波处理 等， 输出预处理后的点云数据， 得到贴近瓷砖和缝隙实体的点云数据； 使用opencv 的拟合函数， 通过从点云中提取出需要 的坐标点进而拟合成直线， 形成移 动路线， 美缝机沿移动路线移动对瓷砖美缝。 6.根据权利要求5所述的一种路径规划美缝机工作方法， 其特征在于， 所述美缝机对瓷 砖美缝包括有 清缝模块 步进电机启动， 刀架缓 缓下降， 刀具和导向轮进入瓷砖缝隙； 大功率吸尘器启动， 除尘模块工作； 涂蜡模块电机启动， 高密度海绵滚轮开始转动， 电磁 阀打开， 蜡液流下， 滴落在海绵滚 轮上； 美缝枪电机启动， 美缝剂挤出。 7.根据权利要求5所述的一种路径规划美缝机工作方法， 其特征在于， 所述美缝机移动 路线包括有纵向移动路线与横向路线移动。 8.根据权利要求7所述的一种路径规划美缝机工作方法， 其特征在于， 所述美缝机沿纵 向移动路线移动包括有 所述纵向移动路线整体为几字形， 以工作边界的端点为起点， 沿纵向移动路线移动， 纵 向移动过程中对瓷砖美缝； 行进的过程中不断检测是否到达与工作外围重合的的横向移动路线， 若没有检测到， 机器继续行进工作， 若检测到， 则表明机器已经工作到 当前加工缝隙的尽头， 美缝机停止工 作， 且横向移动； 美缝机横向移动过程中， 不对瓷砖进行美缝， 对是否到达纵向移动路线与边界交叉点 进行检测， 若到达交叉点， 美缝机在方向上转动180 °， 完成掉头转向， 继续沿纵向移动路线 移动； 若同时检测到横向移动路线与纵向移动路线交叉点与边界端点重合， 就说明纵向所有 缝隙美缝已完成； 美缝机向工作区域转动90 °， 美缝机转为在横向移动路线上移动， 移动过程中对瓷砖美 缝。 9.根据权利要求8所述的一种路径规划美缝机工作方法， 其特征在于， 所述美缝机在横 向移动路线上移动包括有 美缝机旋转后方向更改为横向， 美缝机沿横向进行移动， 移动过程中美缝机对瓷砖美权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114673328 A 3