РОБОТ ДЛЯ УКЛАДКИ ЖЕСТКОПЛАСТИЧНОЙ СТЯЖКИ И ВЫРАВНИВАНИЯ ОСНОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к инструментам, используемым при отделочных работах, в частности для укладки и разравнивания основания для полов из масс, приготовляемых на месте строительства.
Уровень техники
Развитие технологий строительства позволяет снижать издержки ремонтно-строительных работ при одновременном повышении их качества. Одним из самых сложных видов строительных работ является выполнение основания для пола. В настоящее время работы по выполнению основания для пола производят механизированным способом с применением полусухой цементно-песчаной смеси с различными добавками малоподвижной консистенции, которая является основой для жесткопластичной стяжки пола. Такой способ облегчает изготовление основания для пола и сокращает период его пригодности для дальнейшей отделки. В отличие от классической «мокрой» стяжки пола, при современной технологии используется исходное сырье с более высокой плотностью, что позволяет применять самоходные робототехнические комплексы для разравнивания и уплотнения основания будущего пола. Робототехнические комплексы обеспечивают высокое качество основания для пола, позволяют оптимизировать отделочные работы на строящихся объектах, исключают зависимость от квалифицированных кадров и в перспективе имеют высокую экономическую эффективность выполнения основания для пола. Поэтому на данный момент во всем мире конструкторы разрабатывают новые модели роботов, способные укладывать и выравнивать основание для пола с минимальным участием оператора.
Известно устройство для укладки покрытий полов из полимерцементных смесей, включающее тележку с бункером, имеющим шиберную заслонку, съемную крышку, к которой подвешены виброэлемент и уплотняющий каток, отличающееся тем, что, с целью повышения качества покрытия, уплотняющий каток выполнен в виде валика с направляющими колесами, установленными с возможностью продольного перемещения, а в бункере вмонтирована подвижная перегородка. При этом наружный диаметр колес больше наружного диаметра валика на величину требуемой толщины покрытия (см. а.с. 324361 от 23.12.1971 г.).
Известно устройство для нанесения и разравнивания на поверхности строительных составов, включающие раму на колесах, установленный на ней бункер с щелевым отверстием, сбрасывателем, шпателем, а также с закрепленным над отверстием ротором с гибкими лопастями, взаимодействующими со сбрасывателем и затвором с тягой, отличающееся тем, что, с целью повышения качества нанесения строительных составов, шпатель установлен под углом к продольной оси щелевого отверстия, а бункер снабжен привесами, закрепленными внутри него на штангах с винтовой нарезкой с возможностью перемещения по последней, при этом ротор связан червячной передачей со штангами и гибкой тягой - с колесами рамы (см. а.с. 734365 от 15.05.1980 г.).
Известно устройство для укладки жестких растворов, содержащее раму и установленные на ней бункер с размещенными на двух уровнях шнековым накопителем и распределителем с разными диаметрами и разравнивающее приспособление, отличающееся тем, что, с целью повышения качества укладки раствора за счет обеспечения его перемешивания перед укладкой и регулирования толщины укладываемого слоя раствора, оно снабжено катком со съемными ребордами, соединенными с рамой, и расположенным перед разравнивающим приспособлением, а шнековый накопитель и распределитель выполнены в виде двухсторонних шнеков, лопасти которых направлены у накопителя - от периферии к центру, а у распределителя - в противоположную сторону, при этом разравнивающее приспособление имеет форму трапеции, большее основание которой больше расстояния между наружными поверхностями реборд катка. При этом шаг между лопастями шнекового накопителя больше шага между лопастями распределителя (см. патент SU 1738971 А1 от 07.06.1992 г.).
Общими причинами, препятствующими получению технического результата, который обеспечивает заявленная полезная модель, являются необходимость в дополнительном ручном или механизированном приводе для перемещения описанных конструкций по помещению при выполнении стяжки пола, а также постоянная регулировка и контроль уровня раствора оператором.
Данных недостатков лишены следующие конструкции.
Известно устройство для отделки пола с передвижной рамой, включающее привод, распределитель и сглаживающий элемент за распределителем. Рама содержит несколько колесиков по всей своей ширине в разных плоскостях. Периферийные поверхности колесиков выступают за пределы рамы. Колеса соединены бесконечным рабочим ремнем, приводящим в движение не менее одного колеса. Распределитель, сглаживающий элемент и привод установлены на передней стреле рамы по ходу движения, причем стрела снабжена управляемым поворотным приводом. Между нижними плоскостями установлена сглаживающая скользящая пластина (см. патент DE 4243269 А1 от 23.06.1994 г.).
Известно устройство для выравнивания бетона, которое обрабатывает пол с помощью роторного выравнивателя и трамбовки, расположенных на подвесном кронштейне, который выступает из корпуса передвижной машины. Нижний конец подвесного кронштейна шарнирно прикреплен к верхней крышке, закрывающей поворотный планировщик, так что можно поднять бетонную выравнивающую часть (см. патент JP 1995238680 А от 12.09.1995 г.).
Известен способ и устройство для выполнения и упрочнения стяжки пола, который включает в себя перемещение подготовительной машины в заданном направлении таким образом, чтобы цемент выглаживался скребковой кромкой. Устройство также имеет компрессор для прессования цементной поверхности, а верхняя поверхность цемента пропускается через роторный и/или поступательный экстрактор. Остатки раствора удаляются из просеянного и спрессованного цементного слоя трафаретной рейкой на устройстве (см. патент DE 102005024580 В3 от 23.11.2006 г.).
Общими причинами, препятствующими получению технического результата, который обеспечивает заявленная полезная модель, являются завышенные массогабаритные показатели описанных установок, которые приводят к порче большей части выполненной поверхности пола.
Для компенсации этого недостатка многие разработчики пытаются ограничить перемещение узла для выравнивания и уплотнения стяжки пола на специальных направляющих. Эти конструкции описаны далее.
Известен выравнивающий и уплотняющий аппарат, состоящий из стойки с опорной и боковыми частями, соединенными с опорными плитами и поверхностями скольжения и гибким скребком, из рукоятки управления в форме трубы или профиля, каретки, несущей механизм выравнивания и уплотнения, с вращающейся плитой выравнивания и уплотнения, прикрепленной к приводному валу, из приводного мотор-редуктора, привода и направляющих роликов, системы управления с соответствующими концевыми выключателями хода и пластиной крепления каретки (см. патент ЕР 0502230 А1 от 09.09.1992 г.).
Известно устройство для выравнивания пола, включающее направляющую рейку и винтовое регулируемое устройство, отличающееся тем, что направляющая рейка выполнена с поддерживающей основой, расположенной перпендикулярно ее оси, при этом они соединены между собой уголками, закрепленными одним концом на направляющей рейке, другим - на поддерживающей основе, направляющая рейка установлена на четырех вертикальных опорах с возможностью ее свободного перемещения, слева и справа от направляющей рейки между двумя вертикальными опорами расположены с интервалом две поперечные опоры, насаженные на них и закрепленные винтом, регулируемые устройства установлены посередине поперечных опор по оси направляющей рейки и соединены с поддерживающей основой с помощью г-образного профиля, причем на концах направляющей рейки установлены лазерные приемники (см. патент RU 105334 U1 от 10.06.2011 г.).
Известно фрезерное устройство и робот для него, содержащее стойку, фрезерный модуль, горизонтальное и вертикальное приводные устройства. Фрезерный модуль предназначен для фрезерования поверхности подложки. Горизонтальное приводное устройство расположено на стойке и может приводить в движение фрезерный модуль в горизонтальном направлении. Вертикальное приводное устройство расположено между горизонтальным приводным устройством и фрезерным модулем и может приводиться в действие горизонтальным приводным устройством для перемещения влево и вправо. Вертикальное приводное устройство используется для приведения фрезерного модуля в движение в вертикальном направлении (см. патент CN 110424697 А от 08.11.2019 г.).
Общим недостатком описанных устройств является необходимость в подготовительных операциях и перемещениях устройства для обработки следующей части пола. Этот недостаток связан с ограниченной зоной обработки стяжки пола из-за конструктивных особенностей направляющих, по которым перемещается узел для выравнивания и уплотнения.
Более совершены устройства для выравнивания стяжки пола, в которых перемещается не только узел для выравнивания и уплотнения, но и сами направляющие для этого узла. Их конструкции описаны далее.
Известна линейная отделочная машина, состоящая из рамы из двух боковых направляющих, по которым передвигаются две каретки с колесами. Указанные каретки соединены с двумя балками, которые скользят друг относительно друга. По меньшей мере, одна из двух балок содержит две линейные направляющие с двумя скользящими каретками, связанные с Г-образной опорной конструкцией, которая удерживает резак, вращающийся в направлении, которое зависит от направления перемещения кареток скольжения (см. патент WO 2000056998 А1 от 28.09.2000 г.).
Известна станция для автоматического выравнивания строительных смесей и укладки напольной плитки, которая включает раму, установленную на колесную базу, и двигательный механизм, отличается тем, что рама состоит как минимум из двух элементов, образующих единую конструкцию, причем в одном случае один элемент входит внутрь другого, в другом случае рама выполнена с возможностью складывания на 90° вверх или в бок, на раме с задней стороны по ходу движения расположена дополнительная колесная база, поднятая над поверхностью пола с возможностью опускания, на раме установлен приемник-уловитель, принимающий горизонтально направленный лазерный луч, на нижней части рамы расположено телескопическое правило разравнивания и окончательного сглаживания, также имеет тележку для укладки плитки, состоящую из снабженной по краю ограничителем движения напольной плитки поднимающейся подвижной платформы и как минимум двух колес. При этом каретка приводится в движение электродвигателем (см. патент RU 2679171 С2 от 10.01.2019 г.).
Известна вибрационная направляющая, состоящая из поперечных и вертикальных балок, контейнера на поперечной балке, на корпусе которого расположен механизм регулировки высоты и толщины бетона, а также из механизма регулировки привода влево-вправо, расположенного на одной стороне корпуса, шагающего механизма, расположенного в нижней части одной их сторон корпуса, осуществляющего регулирование уплотнения бетона (см. патент CN 111827055 А от 27.10.2020 г.).
Далее описаны две конструкции одной из разновидности устройств с перемещением направляющих на гусеницах.
Известно устройство для обработки поверхности из бетона, стяжки и т.п., содержащее шасси, направляющую опору, расположенную перпендикулярно направлению движения, и вращающуюся пластину, перемещающуюся вперед и назад по направляющей опоре. Нижний край скребка, расположенный перед вращающейся пластиной и также перемещающийся взад и вперед перпендикулярно направлению движения, стирает, предварительно разглаживает и предварительно уплотняет избыток свежей композиции для нанесения во время этапа выравнивания (см. патент DE 10153075 С1 от 06.02.2003 г.).
Известно устройство для выравнивания и уплотнения строительных оснований, содержащее опорное шасси с направляющей для электроприводного рабочего органа, отличающееся тем, что подвижная конструкция включает в себя виброскребковый агрегат, снабженный направляющей с ползуном в виде мостового крана, головку, оснащенную не менее чем двумя вращающимися в противоположных направлениях винтами и уплотняющим элементом, установленным между винтами, винты приводятся во встречно-вращательное движение с помощью шестерни, а трамбовочный элемент, закрепленный в шестерне, приводится в колебание эксцентриковым механизмом, встроенным в шестерню, причем кран снабжен электродвигателем с редуктором, который с помощью шестерен и цепи передает привод на головку, соединенную с цепью, обеспечивая ее возвратно-поступательное движение. Подвижная конструкция устройства содержит две гусеницы с электрическим приводом, приводимые в движение мотор-редукторомами, установленными на обоих концах крана (см. патент PL 222055 В3 от 15.09.2014 г.).
Общим недостатком конструкций с перемещением направляющих является их маломобильность из-за ширины расположения направляющих, что ограничивает автоматизацию технологического процесса выполнения стяжки пола и требует постоянного контроля со стороны оператора установки.
Самым совершенным направлением развития устройств для изготовления стяжки для пола является разработка полностью роботизированных установок.
Известен робот для стяжки и затирки, содержащий раму, шагающее устройство, рулевое устройство и разравнивающее устройство. Рама включает в себя опорную раму и монтажную плиту, причем монтажная плита закреплена на опорной раме. Шагающее устройство включает ролик, передаточный механизм и приводную часть. Ролик расположен с возможностью вращения в нижней части базовой рамы, а приводная часть расположена на монтажной плите. Передаточный механизм расположен между приводной частью и роликом. Рулевое устройство расположено в центре монтажной плиты. Разглаживающее устройство состоит из опорной рамы, шатуна, узла разглаживающей пластины и линейной приводной части. Опорная рама соединена с базовой рамой, два конца шатуна вращательно соединены с одним концом опорной рамы и одной стороной узла разглаживающей плиты соответственно, а два конца линейной приводной части вращательно соединены с другим концом опорной рамы и другой стороной выглаживающей пластины в сборе соответственно (см. патент CN 110528889 В от 03.12.2019 г.).
Известен напольный робот (см. https://youtu.be/Sq3XRkqyMWo), содержащий исполнительный механизм, механизм регулировки высоты, возвратно-поступательный механизм и ходовой механизм, при этом исполнительный механизм используется для направления избыточного полусухого раствора или бетона к обрабатываемому участку и выравнивания полусухого раствора или бетона, обработанного исполнительным механизмом. Исполнительный механизм расположен на механизме регулировки высоты, и механизм регулировки высоты используется для регулировки положения исполнительного механизма. Механизм регулировки высоты расположен на возвратно-поступательном механизме, и возвратно-поступательный механизм используется для приведения исполнительного механизма в возвратно-поступательное движение. Возвратно-поступательный механизм закреплен на шагающем механизме, и шагающий механизм используется для приведения в движение исполнительного механизма (см. патент CN 113404267 А от 17.09.2021 г.).
Недостатками описанных роботов являются сложный процесс задания высоты и ориентации плоскости основания для пола, состоящий из четырех этапов или требующий применения дополнительных специальных установок, а также несовершенство конструкции фрезы, которая разравнивает и уплотняет стяжку пола.
Известным аналогом с наиболее близкой совокупностью существенных признаков и выделяемый автором как прототип является бетоноотделочная машина для выравнивания основания пола (см. https://youtu.be/kpHlJ73AFmU), содержащая раму или шасси, к которым присоединены средства для опоры и перемещения рамы машины в по меньшей мере двух направлениях, и средства для опоры и перемещения устройства для фрезерования. При этом устройство для фрезерования содержит в качестве концевого элемента вращающийся инструмент для выравнивания и разглаживания субстрата цементной стяжки для получения обработанной поверхности, на которую положат пол. В частности, транспортировочные и поддерживающие средства устройства для фрезерования содержат, по меньшей мере, один шарнирный рычаг, способный перемещать устройство для фрезерования вдоль прямой линии, параллельной дополнительной прямой линии, соединяющей два шарнира, которые соединяют шарнирный рычаг с рамой машины в направлении, которое является преимущественно перпендикулярным направлению движения рамы машины (см. патент WO 2012137233 А1 от 11.10.2012 г.).
Причинами, препятствующими получению технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, являются:
необходимость предварительного устройства площадки для размещения и начала движения робота, это делается отдельным специалистом или при помощи специальных технических средств, высота и плоскость начальной площадки зачастую не совпадает с необходимым уровнем основания для будущего пола, что снижает качество стяжки;
габариты робота и широкие гусеничные блоки, выступающие за границы корпуса, не позволяют перемещаться через дверные проемы шириной менее 800 мм, что создает сложности при использовании робота в помещении с дверными проемами шириной 700 мм;
инертность перемещения фрезы регулирующим устройством вверх-вниз, что не обеспечивает оперативную компенсацию отклонения от заданного уровня стяжки;
конструкция шарнирного рычага для перемещения фрезерной колонны смещает центр тяжести робота, из-за чего появляется люфт, приводящий к перекосу нижней плоскости фрезы и повышению давления на ее передний край, в результате износ фрезы увеличивается, а плоскость основания для пола получается не идеально гладкой и ровной;
сложная конструкция гусеничных блоков, не обеспечивающая устойчивость и надежность эксплуатации робота.
Описанный предшествующий уровень техники показывает необходимость разработки робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола, который избавит от необходимости предварительно изготавливать специальный участок стяжки для начала работы, будет иметь более надежную и мобильную конструкцию гусеничного блока, повысит качество создаваемого основания для будущего пола и позволит преодолевать проемы шириной 700 мм.
Раскрытие сущности полезной модели
Сущность полезной модели как технического решения выражается в совокупности следующих существенных признаков:
наличие тележки с колесами и дном из прямоугольной площадки, по углам которой размещены регулировочные винты с электроприводами, а в ее центральной части с обратной стороны закреплен герметичный блок с гироскопом, платой управления тележкой с модулем беспроводной связи и блоком аккумуляторов;
строение и конфигурация гусеничных блоков;
наличие на фронтальной и боковых поверхностях корпуса бесконтактных датчиков расстояния;
расположение под корпусом гусеничных блоков, не выходящих за габариты горизонтальной направляющей.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель - это укладка жесткопластичной стяжки и выравнивание основания для пола роботизированным способом без необходимости изготовления первоначального участка стяжки для начала движения робота, а также повышение мобильности и устойчивости робота, снижение давления гусеничных блоков на поверхность стяжки и исключение ее деформации, предотвращение соприкосновения с окружающими предметами или их порчи, прохождение роботом дверных и других проемов шириной 700 мм.
Технический результат достигается с помощью робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола, состоящего из корпуса с сенсорной панелью, внутри которого размещен системный блок, запитанный напряжением через кабель, под корпусом с противоположных сторон расположены два идентичных по конструкции гусеничных блока, между которыми находится подъемная платформа, а с фронтальной части корпуса находится фрезерная колонна с приемником луча лазерного нивелира на верхней поверхности, с установленным внутри вращающим электроприводом, на валу которого смонтирована фреза, при этом гусеничные блоки закреплены фиксаторами на прямоугольной площадке, являющейся дном тележки с колесами, по углам которой размещены регулировочные винты с электроприводами, а в ее центральной части с обратной стороны установлен герметичный блок с гироскопом, платой управления тележкой с модулем беспроводной связи и блоком аккумуляторов. При этом системный блок имеет модуль беспроводной связи робота, обеспечивающий взаимосвязь системного блока с платой управления тележкой через ее модуль беспроводной связи. При этом каждый из идентичных по конструкции гусеничных блоков включает в себя ленту гусеницы, надетую на ролик с электроприводом и натяжной ролик, между которыми расположена опорная подошва. При этом на фронтальной и боковых поверхностях фрезерной колонны располагаются бесконтактные датчики расстояния. При этом на фронтальной части корпуса установлена рама с горизонтальной направляющей с шарнирно закрепленной вертикальной направляющей, на которой жестко зафиксирована фрезерная колона. При этом кабель для питания системного блока напряжением закреплен на штанге.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано изображение робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола с обозначенными деталями в аксонометрической проекции.
На фиг. 2 показан робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола с обозначенными деталями вид спереди.
На фиг. 3 показан робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола с обозначенными деталями вид слева.
На фиг. 4 показан робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола с обозначенными деталями вид снизу с разрезом в тележке.
На фиг. 5 показано изображение робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола с обозначенными деталями вид снизу в аксонометрической проекции.
На фиг. 6 изображен робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола в условном помещении.
На фиг. 7 показан процесс регулирования уровня прямоугольной площадки тележки робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола.
На фиг. 8 показана конструкция гусеничного блока робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола.
На фиг. 9 показаны возможные режимы перемещения робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола.
На фиг. 10 изображена конфигурация фрезы робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола.
На фиг. 11 показана функциональная схема робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола.
На всех фиг. обозначены следующие детали и узлы:
1 - корпус робота
2 - сенсорная панель
3 - системный блок
4 - модуль беспроводной связи робота
5 - трехжильный кабель
6 - штанга
7 - гусеничный блок
8 - лента гусеницы
9 - ролик с электроприводом
10 - натяжной ролик
11 - опорная подошва
12 - подъемная платформа
13 - фронтальная часть корпуса
14 - рама горизонтальной направляющей
15 - горизонтальная направляющая
16 - вертикальная направляющая
17 - фрезерная колонна
18 - приемник луча лазерного нивелира
19 - лазерный нивелир
20 - вращающий электропривод фрезы
21 - фреза
22 - бесконтактные датчики расстояния
23 - фиксаторы
24 - прямоугольная площадка
25 - тележка
26 - колеса
27, 28, 29, 30 - регулировочные винты
31, 32, 33, 34 - электроприводы винтов
35 - гироскоп
36 - герметичный блок
37 - плата управления тележкой
38 - модуль беспроводной связи тележки
39 - блок аккумуляторов
Осуществление полезной модели
Робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола состоит из корпуса 1 с сенсорной панелью 2, внутри которого находится системный блок 3 с модулем 4 беспроводной связи робота (на фиг. не показаны), запитанные напряжением через кабель 5 на штанге 6. Под корпусом 1 с противоположных сторон расположены два идентичных по конструкции гусеничных блока 7, включающие в себя плоскую ленту 8 гусеницы, надетую на ролик 9 с электроприводом и натяжной ролик 10, между которыми расположена опорная подошва 11. Между гусеничными блоками 7 под корпусом 1 размещена подъемная платформа 12. На фронтальной части 13 корпуса 1 установлена рама 14 для горизонтальной направляющей 15 с шарнирно закрепленной вертикальной направляющей 16, на которой жестко зафиксирована фрезерная колонна 17. На верхней поверхности фрезерной колонны 17 размещен приемник 18 луча лазерного нивелира 19, дополнительно прилагающийся к заявляемому роботу. Внутри фрезерной колонны 17 установлен вращающий электропривод 20, на валу которого закреплена фреза 21. На фронтальной и боковых поверхностях фрезерной колонны 17 располагаются бесконтактные датчики 22 расстояния (см. фиг. 1, 2, 3, 4).
Гусеничные блоки 7 закреплены фиксаторами 23 на ровной прямоугольной площадке 24 из жесткого основания, которая является дном тележки 25 с колесами 26 небольшого диаметра (см. фиг. 5). По углам площадки 24 расположены четыре идентичных регулировочных винта 27, 28, 29, 30, каждый из которых снабжен независимым электроприводом 31, 32, 33, 34. Электроприводы 31, 32, 33, 34 регулировочных винтов 27, 28, 29, 30 имеют обратную связь за счет гироскопа 35, расположенного в герметичном блоке 36 с обратной стороны тележки 25. Высота герметичного блока 36 меньше диаметра колес 26, что не создает препятствий для движения колес 26. В герметичном блоке 36 также находятся плата управления 37 с модулем 38 беспроводной связи тележки и блок аккумуляторов 39 для электроснабжения платы управления 37 и электроприводов 31, 32, 33, 34.
Робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола работает следующим образом. Робот закрепляют фиксаторами 23 на ровной прямоугольной площадке 24 из жесткого основания, которая является дном тележки 25 с колесами 26, и транспортируют на объект для строительства основания будущего пола (стяжки). В отключенном состоянии робота регулировочные винты 27, 28, 29, 30 полностью закручены, при этом высота их выступа меньше диаметра колес 26, что позволяет беспрепятственно передвигать тележку. На объекте тележку 25 с роботом перемещают за счет колес 26 на место начала движения робота и снимают с него фиксаторы 23. Трехжильный кабель 5 располагают на штанге 6 и подключают через него электропитание робота. В обрабатываемом помещении в удобном месте располагают лазерный нивелир 19 для задания условного нуля на 360 градусов и отсчета плоскости будущей стяжки. Лазерный нивелир 19 располагают так, чтобы его луч попадал на приемник 18 (см. фиг. 6). Оператор на сенсорной панели 2 задает толщину будущей стяжки, которая нормируется строительной документацией на объект и передается в системный блок 3. После этого системный блок 3 через модуль 4 беспроводной связи робота и модуль 38 беспроводной связи тележки подает информацию о заданной толщине будущей стяжки на плату 37 управления тележкой, расположенной в герметичном блоке 36. Плата 37 управления тележкой отдельно регулирует электропитание от блока 39 аккумуляторов на каждом из электроприводов 31, 32, 33, 34, которые вращают регулировочные винты 27, 28, 29, 30. Причем, изменение полярности электропитания на электроприводах 31, 32, 33, 34 изменяет направление вращения регулировочных винтов 27, 28, 29, 30. Контроль высоты и положения прямоугольной площадки 24 производится системным блоком 3 при помощи гироскопа 35, расположенным в герметичном блоке 36, информацию о состоянии которого передает плата 37 управления тележкой системному блоку 3 через модуль 38 беспроводной связи тележки и модуль 4 беспроводной связи робота. Системный блок 3 согласует информацию о состоянии гироскопа 35 с приемником 18 луча, который непосредственно подключен к системному блоку 3. Таким образом, вращение винтов 27, 28, 29, 30 происходит до достижения необходимой высоты прямоугольной площадки 24 и ее ориентации в заданной лазерным нивелиром 19 плоскости, соответствующей плоскости будущей стяжки (см. фиг. 7). При достижении необходимой высоты и положения прямоугольной площадки 24 системный блок 3 через беспроводную связь с платой 37 управления прекращает работу электроприводов 31, 32, 33, 34 и передает сигнал на сенсорную панель 2, на которой появляется указание о готовности робота к дальнейшей работе. Таким образом, подготовка робота к запуску в отличие от существующих аналогов происходит полностью в автоматическом режиме без необходимости изготовления первоначального участка стяжки для начала движения робота.
2
После достижения готовности робота к дальнейшей работе или во время выполнения этой операции, в помещении вокруг тележки 25 с роботом рассыпают заранее приготовленную рабочую смесь малоподвижной консистенции, которая является основой для жесткопластичной стяжки пола. Смесь имеет стандартный предел прочности при сжатии - 0,05…0,15 кг/см, что согласуется с создаваемым гусеничными блоками 7 критическим давлением на площадь лент 8 гусениц и позволяет роботу не деформировать при перемещении обработанную поверхность стяжки. Свойства смеси также позволяют формировать при помощи заданного давления фрезы 21 на смесь плотную и гладкую поверхность стяжки. Когда в помещении вокруг тележки 25 с роботом рассыпан необходимый объем рабочей смеси, оператор выбирает на сенсорной панели 2 режим работы робота. Команда о выбранном режиме подается в системный блок 3, который подает электропитание на электроприводы роликов 9. Робот начинает свое перемещение с тележки 25 и формирует фрезой 21 плотную и гладкую поверхность стяжки. После полного смещения робота с тележки 25, ее убирают из помещения и на ее место засыпают необходимый объем рабочей смеси.
Перемещение робота происходит за счет двух гусеничных блоков 7, в которых роликами 9 с электроприводами приводятся в движение плоские ленты 8 гусениц (см. фиг. 8). Ровную поверхность плоских лент 8 гусениц обеспечивают опорные подошвы 11 и натяжение, которое создают натяжные ролики 10. Такая конструкция позволяет увеличить площадь ленты 8 гусеницы, что увеличивает мобильность и устойчивость робота, а также снижает давление гусеничных блоков на поверхность стяжки и исключает ее деформацию.
Оператор на сенсорной панели 2 выбирает функцию начала работы робота по одному из заданных режимов. Первый режим «Змейка» подразумевает автоматическое перемещение робота фронтальной частью 13 корпуса 1 вперед в помещении зигзагом от стены к стене или между другими препятствиями (см. фиг. 9).
Второй режим «Спираль» подразумевает автоматическое перемещение робота фронтальной частью 13 корпуса 1 вперед в помещении сначала вдоль его периметра, а затем параллельно периметру со смещением на ширину обработанной стяжки к центру помещения (см. фиг. 9).
Третий режим «Вперед» подразумевает автоматическое перемещение робота фронтальной частью 13 корпуса 1 вперед до момента отключения этого режима (см. фиг. 9).
Возможны еще три режима «Назад», «Влево», «Вправо» (см. фиг. 9), выбор которых подразумевает автоматическое движение робота с соответствующим разворотом подъемной платформы 12, которая имеет электропривод (на фиг. не показан), для ориентации фронтальной части 13 корпуса 1 назад на 180 градусов, влево или вправо на 90 градусов.
При любом выбранном оператором на сенсорной панели 2 режиме перемещения робота системный блок 3 за счет бесконтактных датчиков 22 расстояния контролирует появление на пути робота различных препятствий и изменяет траекторию его движения за счет разворота подъемной платформы 12. Подъемная платформа 12 имеет электропривод (на фиг. не показан), который по команде системного блока 3 при обнаружении бесконтактными датчиками 22 расстояния препятствия выдвигает ее и разворачивает на необходимый угол. Угол разворота подъемной платформы 12 также задается системным блоком 3 в зависимости от режима перемещения робота. После изменения положения робота за счет разворота подъемной платформы 12 и отсутствия сигнала о препятствии от бесконтактных датчиков 22 расстояния, системный блок 3 подает команду электроприводу подъемной платформы 12 принять свое исходное положение, которое находится ниже уровня гусеничных блоков 7. Применение бесконтактных датчиков 22 расстояния предотвращает возможное соприкосновение корпуса 1 робота или гусеничных блоков 7 с окружающими предметами или их порчу.
При любом выбранном оператором на сенсорной панели 2 режиме перемещения робота происходит одновременное вращение электропривода 20, который вращает фрезу 21. Фреза 21 расположена в нижней части фрезерной колонны 17, закрепленной на раме 14 горизонтальной направляющей 15, которая имеет возможность линейного перемещения вправо-влево параллельно фронтальной части 13 корпуса 1. Причем, это перемещение при необходимости может сдвигать фрезерную колонну 17 за габариты робота на длину самой горизонтальной направляющей 15. Габариты робота и длина горизонтальной направляющей 15 позволяют роботу преодолевать дверные и другие проемы шириной 700 мм.
Вращение фрезы 21, с одновременным ее перемещением за счет движения робота, разравнивает и уплотняет рабочую смесь. В результате обработанная роботом поверхность стяжки становится уплотненной, ровной, гладкой и соответствует заданной оператором на сенсорной панели 2 толщине и плоскости, параллельной плоскости лазерного нивелира 19. Конструкция фрезы 21 имеет две ступени (см. фиг. 10). Выступ обеспечивает одновременную двойную обработку смеси. При движении робота и вращении фрезы 21 первая ступень снимает большую часть смеси и за счет давления уплотняет ее. Вторая ступень попадает на обработанную поверхность немного позднее и производит окончательную затирку смеси, придавая гладкость поверхности стяжки.
Соблюдение заданного уровня стяжки обеспечивает системный блок 3, который при работе робота постоянно получает информацию с приемника 18 луча лазерного нивелира 19. При обнаружении отклонения от заданного уровня стяжки системный блок 3 подает компенсирующую команду на привод вертикальной направляющей 16. Вертикальная направляющая 16 имеет возможность линейного перемещения вверх-вниз перпендикулярно фронтальной части 13 корпуса 1. Отклонение компенсируется за счет перемещения вертикальной направляющей 16 вверх или вниз на необходимое расстояние, что позволяет корректировать положение фрезы 21 и соблюдать заданный уровень стяжки (см. фиг. 11).
Таким образом, робот перемещается по всей площади помещения, обрабатывая фрезой 21 рабочую смесь и формируя ровную и гладкую поверхность стяжки.
В отличие от прототипа, заявленный робот для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола не требует изготовления первоначального участка стяжки для начала движения робота, обладает повышенной мобильностью и устойчивостью, снижает давление гусеничных блоков на поверхность стяжки и исключает ее деформацию, за счет бесконтактных датчиков расстояния предотвращает соприкосновение с окружающими предметами или их порчу, а также преодолевает дверные и другие проемы шириной 700 мм.
Применение заявленного робота для укладки жесткопластичной стяжки и выравнивания основания для пола снижает время проведения ремонтно-строительных работ по созданию стяжки для пола, обеспечивает высокое качество поверхности основания для будущего пола, имеет высокую надежность и функциональность, позволяющую минимизировать участие человека в сложных строительных операциях.