大賽作品詳情
作品名稱：智能機器人裝修工作站
學校名稱：長興技師學院
參賽隊伍：工業機器人裝修站
參賽學生：勞明濤 葛豪齊
指導老師：孔令曉
詳細說明
智能機器人裝修工作站
【摘要】在現實的裝修過程中，像墻面噴繪、粉刷、打磨等過程都是由人工完成的。雖然最近幾年的裝修工具越來越豐富，但仍舊主要由裝修工人手工現場操控，在裝修過程中由裝飾材料釋放出的大量有害氣體以及所產生的粉塵，都會對裝修人員的身體造成一定的傷害。即使做好防護工作，在長期從事裝修行業的情況下，也會落下一些難以治愈的職業病。 國務院于2015年發布“中國制造2025計劃”，明確中國在未來十年的五大建設工程。“智能制造工程”是五大工程的重點。工業機器人應用作為智能制造的重點行業，正發揮著勃勃生機。結合工業機器人的使用特性，調研裝修工人在實際的工作情況，從裝修過程中的工序和特點進行考慮。再根據可行性、合理性、實用性的設計原則，設計了能夠滿足日常裝修要求的智能機器人裝修工作站。將裝修過程所需要使用的工具集成在工作站內，根據要求編制相應的程序，從而實現不同的裝修功能。同時，操作人員還可以根據需要開發特定工具，讓該工作站具有了良好的擴展性。
【關鍵字】裝修；工業機器人；工作站
一、設計初衷
隨著社會的發展，人們生活水平的不斷提高，客戶對于裝修有著更高的要求。客戶要求裝修人員具備更高的技能水平、更短的施工工期。這無形中增加了對于工作人員培養的成本和培訓周期。另外，由于工作人員在裝飾裝修時存在著各種不確定因素，致使實際的裝修效果與樣板存在著較大差異。另一方面，在現實的裝修過程中，像墻面噴繪、粉刷、打磨等過程都是由人工完成的。
在工人手工裝修時，所使用的涂料往往會散發出甲醛等有害氣體，同時，裝修過程中也會產生大量的粉塵。這些都會對裝修人員的身體造成一定的傷害，長期從事裝修行業的工人，甚至會落下無法治愈的職業病。雖然最近幾年的裝修工具越來豐富，但仍舊由人力現場操控，裝飾材料含有大量有害物質，就算做好防護工作仍有可能對工作人員的身體造成一定的傷害，長期從事該行業甚至會落下無法治愈的職業病。
二、設計方案
經過對裝飾裝修工序的調查與研究，再結合工業機器人的工作特點，所設計的智能機器人裝修工作站應包含有噴膩子、打磨、刷漿、貼板、打釘、噴繪等裝修工序。
確定了工作站的實際功能，然后根據要求設計相對應的工具來滿足裝修工作，根據工業機器人的使用特點，在查閱了工業機器人相關資料后，選擇IRB4600機械手作為主要的實施單元。另外，為了完成噴膩子、打磨、刷漿、貼板、打釘、噴繪等裝修工序，在工作站內又加入了噴槍、磨盤、氣動夾爪、吸盤、噴頭、釘槍、滾筒等工具來滿足工序要求。
為了能實時的檢驗裝修過程，對裝修的效果有直接的監督反饋，以便操作人員能夠根據實際的裝修情況進行適當的調整，在工作站當中加入視覺模塊。視覺模塊主要包括顯示裝置和檢測裝置。
三、功能展示
下面，以在墻面上完成噴繪“大國工匠” 四個彩繪字來詳細的闡述該工作站的具體工作過程。
1.配備工作站所需工具及設備
根據裝修過程中需要具備的功能和以及工序要求，在智能機器人裝修工作站內需要包括多種快換工具、置物架、視覺模塊、顯示器、控制器、氣泵、裝飾圖案、文字、集成板、噴繪板等各種設備及器件。
2.智能工作站裝修過程
首先，使用IRB4600機械手在工具庫中抓取噴槍，根據編程人員在程序內設定的工作路徑，然后在墻面上噴涂膩子。
待膩子凝固之后，另一只機械手在工具庫中抓取磨盤工具，將墻面打磨光滑。
待墻面打磨光滑之后，機械手臂抓取滾筒，在墻面的裝飾位置按照設定軌跡進行刷漿工作。
隨后，另一只機械手臂使用吸盤吸住集成板，按照刷漿后的位置進行擺放。待集成板位置擺放到位之后，另一只機械手抓取釘槍，在集成板四個角的位置進行打釘。
最后，兩只機械手進行協作，一只機械手用氣動夾爪抓取噴繪板放到指定位置，然后由另一只機械手夾取噴頭在噴繪板上工作，進行噴繪工作。
經過上述幾道工序的工作任務，最終在裝飾墻面上呈現出“大國工匠”四個噴繪字。
四、推廣價值
根據設計要求和實施過程可以總結出該工作站具有兩大特點。一是集成化程度高，在該工作站具體實施工作任務時，只需要將裝修功能和工序中需要使用的工具安裝在工作站的設定位置上，隨后編制特定的程序，調試成功后即可進行裝修任務。二是具有可視化，在智能工作站工作過程中，可以對整個裝修過程進行實時監督，當擺放位置不當，裝飾效果不理想時可以進行及時的調整。
結合人工裝飾裝修的實際工作情況，使用多功能墻面噴繪裝飾機器人具備以下四大優點。
1.安全，工作人員只需提供裝修材料，在裝修過程中只負責監督和機器的操作，由裝飾材料產生的危害可以降到最低。
2.高效，對于相同類型的裝修效果只需要對機器人進行編程，設置好裝修位置即可。
3.便捷，我們將機器人設計成一個集成度高的工作站，到達裝修地點時只需按照要求安裝好設備即可進行裝飾裝修。
4.品質保證，由于使用程序控制機器人，依靠機器人的優異性能，讓裝修品質得到保障。
通過對人工裝修的成本進行調研，然后與智能機器人裝修工作站的裝修費用進行對比得出以下結論。采用機器人裝修比人工裝修節省費用2/3，節省時間1/3，質量要比人工更為優異。
總體來說，利用智能機器人裝修工作站進行裝修，裝修周期短，對人體沒有傷害，穩定性好，工作效率高。
