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Automated six-degree-of-freedom Stewart platform for heavy floor tiling
Automation in Construction ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-12-10 , DOI: 10.1016/j.autcon.2024.105932 Siwei Chang, Zemin Lyu, Jinhua Chen, Tong Hu, Rui Feng, Haobo Liang
Automation in Construction ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-12-10 , DOI: 10.1016/j.autcon.2024.105932 Siwei Chang, Zemin Lyu, Jinhua Chen, Tong Hu, Rui Feng, Haobo Liang
While existing floor tiling robots provide automated tiling for small tiles, robots designed for large and heavy tiles are rare. This paper develops a six-degree-of-freedom Stewart platform-based floor tiling robot for automated tiling of heavy tiles. The key contributions of this paper are: 1) establishing mechanical and kinematic models for a parallel robot to enhance the payload capacity of existing floor tiling robots. 2) designing a dual-camera system for precise visual alignment by capturing tile corner points from a complete perspective. Experimental validation demonstrated the robot's ability to automatically tile heavy floor tiles, with highly synchronized motions. The dual camera system achieved angle and distance deviations within ±0.001° and 0.5 mm. Quantitative analysis using the Borg RPE scale and EMG signals validated a reduction in physical strain. This research provides a feasible solution for automating heavy floor tile installation, effectively mitigating physical fatigue while enhancing the tiling alignment precision.
中文翻译:
用于厚重地板瓷砖的自动化六自由度 Stewart 平台
虽然现有的地板铺贴机器人为小瓷砖提供自动铺贴,但专为大而重的瓷砖设计的机器人很少见。本文开发了一种基于六自由度的 Stewart 平台地板铺贴机器人,用于重型瓷砖的自动铺贴。本文的主要贡献是:1) 建立并联机器人的机械和运动学模型,以提高现有地砖机器人的有效载荷能力。2) 设计双摄像头系统,通过从完整角度捕捉瓦片角点来实现精确的视觉对齐。实验验证表明,该机器人能够以高度同步的动作自动铺设沉重的地砖。双摄像头系统实现了 ±0.001° 和 0.5 mm 之间的角度和距离偏差。使用 Borg RPE 量表和 EMG 信号的定量分析验证了身体疲劳的减少。本研究为重型地砖的自动化安装提供了一种可行的解决方案,在提高瓷砖对线精度的同时,有效缓解了物理疲劳。
更新日期:2024-12-10
中文翻译:
用于厚重地板瓷砖的自动化六自由度 Stewart 平台
虽然现有的地板铺贴机器人为小瓷砖提供自动铺贴,但专为大而重的瓷砖设计的机器人很少见。本文开发了一种基于六自由度的 Stewart 平台地板铺贴机器人,用于重型瓷砖的自动铺贴。本文的主要贡献是:1) 建立并联机器人的机械和运动学模型,以提高现有地砖机器人的有效载荷能力。2) 设计双摄像头系统,通过从完整角度捕捉瓦片角点来实现精确的视觉对齐。实验验证表明,该机器人能够以高度同步的动作自动铺设沉重的地砖。双摄像头系统实现了 ±0.001° 和 0.5 mm 之间的角度和距离偏差。使用 Borg RPE 量表和 EMG 信号的定量分析验证了身体疲劳的减少。本研究为重型地砖的自动化安装提供了一种可行的解决方案,在提高瓷砖对线精度的同时,有效缓解了物理疲劳。