用于加工混凝土表面的混凝土表面加工机器、系统和方法与流程

1.本公开涉及用于加工混凝土和石材表面的机器，诸如地板磨光机和抹光机。所公开的机器包括用于自运动的装置并且适于自主或远程控制操作。


背景技术：

2.混凝土表面通常用于家用和工业设施中的地板。混凝土表面地板的尺寸范围从家用车库地板的几平方米到较大工业设施中的数千平方米。混凝土表面提供了一种成本有效且耐用的地板替代物并且因此在近些年得到普及。
3.混凝土表面制备分步进行。在倾倒混凝土之后，首先对表面进行抹光，并且然后在表面已经达到足够水平的成熟度之后将其磨平。如果需要，然后能够将成熟的混凝土表面抛光成光泽饰面。能够使用地板磨光机和/或抹光机来有效地加工混凝土表面。
4.地板磨光机和抹光机的尺寸不同，但通常相当庞大。us 7775740 b2公开了一种用于加工较大混凝土表面的示例性抹光机。us 6846127 b1公开了一种用于加工较小和中等尺寸的混凝土表面的示例性抹光机。通常，取决于混凝土表面的尺寸和手头的混凝土加工任务，使用不同类型的混凝土表面加工工具。
5.de 19542728 c1涉及一种混凝土表面加工机器，由于补偿可能存在于混凝土地板表面上的不规则性、倾斜等的电子控制单元的存在，该混凝土表面加工机器被认为更易于操纵。
6.us 3936212 a示出了一种单个电源固定安装到框架且经由复杂的联动装置连接到三个抹刀的抹光机。
7.wo 2020102458 a1示出了一种基于两个工具架的自主抹光机。
8.cn 1598218 a d4示出了一种具有布置成经由机械联动装置驱动转子的中心电源的四转子抹光机。
9.需要一种能够用于小和大表面两者的更灵活的机器系统。
10.还需要为混凝土表面加工机器上的工具架供电的更有效的装置。


技术实现要素：

11.本公开的目的是提供改进的用于加工混凝土表面的混凝土表面加工机器和系统。
12.该目的是通过一种用于加工混凝土表面的混凝土表面加工机器获得的。该机器包括：控制单元；以及至少三个工具架，布置成由相应的电动机驱动。这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线旋转，其中，工具架中的至少一个布置成响应于由控制单元产生的控制信号而相对于混凝土表面产生作用在机器上的可变力，其中，控制信号配置成提供机器相对于表面的运动。由此，机器能够使其自身在混凝土表面上四处移动并且同时通过例如磨光或抹光来加工混凝土表面。有利地，该机器能够同时在向前方向上移动并且同时围绕其质心旋转，这提供了例如改进的混凝土磨光。该机器由控制单元控制并且不需要操作者运行。相反，机器优选远程控制或自主操作以加工混凝土表面。每个工具架具有其自身的电动
机的事实意味着不需要来自中心电源(诸如链条或皮带驱动装置)的复杂传动装置，并且简化工具架控制，这是因为就例如施加的扭矩或轴速而言，这些电动机能够彼此独立地控制。
13.根据一个特别有利的实例，电动机布置成与工具架一起倾斜，即，工具架围绕与电动机的电机轴相同的轴线旋转。这使得电源与工具架之间的连接甚至更不复杂。
14.因为每个工具架连接到相应的电动机，因此能够使电动机与工具架之间的距离非常短，即，在几厘米的数量级上。由此，驱动轴能够被设计成是短且耐用的，这是一个优点。
15.根据多个方面，机器的总重量小于30kg、并且优选地不大于25kg。这种轻质机器能够容易地在作业地点之间运输。对于较小的工作，能够使用单个机器，而对于较大的工作，能够组合使用多个机器以加工较大的混凝土表面。由此，提供了一种灵活且通用的混凝土加工系统。机器覆盖区域能够包括在尺寸为100cm
×
100cm的方形中，即，就尺寸而言，机器还能够制造成非常紧凑的。然而，还应当理解，本文中讨论的许多构思还能够应用于标准尺寸的混凝土表面加工机器，诸如常规尺寸的地板磨光机和抹光机。由此，虽然提出的技术和机器有利地与较小尺寸的机器一起使用，但不妨碍与较大的机器一起使用。根据多个方面，至少一个工具架轴线布置成相对于机器的底座平面在一维或两维上是可倾斜的，以产生机器相对于表面的运动，其中，控制单元布置成通过控制信号来控制工具架轴线倾斜。通过使一个或多个工具架轴线倾斜，提供了用于自运动的稳定且坚固的装置。这种形式的自运动也容易地由控制单元控制。这样，能够产生围绕质心的旋转以及在向前方向上的运动。如以上提到的，工具架有利地直接连接到相应的电动机的电机轴，电动机然后与工具架一起倾斜。因为电动机布置成是倾斜的，因此，直接连接到电动机轴的工具架然后与电动机一起倾斜。由此，在倾斜期间，工具架的旋转轴线与电动机转子的旋转轴线对齐。
16.根据多个方面，工具架轴线中的至少两个布置成相对于底座平面是可倾斜的，其中，由至少两个对应的工具架产生的相应的运动力配置成产生围绕机器的质心的期望扭矩。这意味着整个机器能够围绕其质心或围绕机器形心受控地旋转，这是一个优点，因为如果是这种类型的行星旋转则通常会进一步推动混凝土加工操作。传统的地板磨光机通常包括：工具架，布置成围绕相应的工具架轴线旋转；以及行星式旋转装置，使工具架围绕不同于工具架轴线的行星式旋转轴线旋转。这种类型的机器需要复杂的驱动装置以致动不同的旋转。相反，通过旋转整个机器，行星式驱动装置不再是必需的，这是一个优点。
17.根据多个方面，至少一个工具架轴线布置成能通过连接到基于偏心的致动器的伺服机构倾斜。伺服机构表示适于该任务的坚固的致动器，并且其容易地由控制单元控制。伺服机构提供高分辨率控制装置，意味着能够从控制单元控制非常小的倾斜角。伺服机构当然可以布置成支承在电动机上以使电动机连同直接附接到电动机轴上的工具架一起倾斜。
18.根据多个方面，具有可倾斜轴线的至少一个工具架由盘形弹簧支撑。该盘形弹簧提供坚固的组件，并且还是成本有效且易于制造的。
19.根据多个方面，可倾斜工具架的电动机和/或传动装置布置成相对于底座平面是可倾斜的。通过倾斜整个驱动机构，获得成本有效且坚固的设计。还降低了倾斜机构的复杂性。因为整个驱动组件是倾斜的，因此在工具头与驱动电机之间不需要存在复杂的机械联动装置。
20.根据多个方面，工具架中的至少一个配置成可通过控制单元沿着相应的工具架轴线移位，以调节与工具架相关联的法向负载。控制单元布置成通过控制信号来控制工具架
的位移，以提供机器相对于表面的运动。这种类型的自运动原理是成本有效且易于组装的。工具架还可以布置成可在横向于机器的底座平面的平面中移位且具有类似的效果。
21.根据多个方面，工具架中的至少一个布置成以可变转速旋转。控制单元布置成通过控制信号来控制工具架的可变转速，以提供机器相对于表面的运动。许多现有的电动机实现了可控制的电机速度。由此，控制单元能够简单地与电动机交互以方便的方式调节工具转速。可变转速能够配置为可变电动机轴速和/或可变传动比。
22.根据多个方面，机器包括围绕机器形心以方形配置布置的四个工具架。该正方形配置是稳定且易于控制的以获得期望的自运动。
23.根据多个方面，第一工具架布置成在与第二工具架相比不同的旋转方向上以转速旋转。通过使用不同的旋转方向，两个工具架彼此互补，并且从而提供更易于由控制单元控制的机器。
24.根据多个方面，机器包括配置成为机器上的一个或多个电动机供电的一个或多个可再充电电池。这些电池可以有利地感应充电。例如，机器可以包括布置成与外部电源相接的感应式充电电路以为一个或多个可再充电电池再充电。可再充电电池通常提供有效的机器操作，即使在缺乏可靠的干线电源的作业地点处。
25.根据多个方面，控制单元布置成至少部分地从外部远程控制设备和/或从用于自主驱动的外部系统接收控制信号。控制单元还可以布置成产生至少部分地作为自主驱动控制信号的控制信号。这个优点在于，不需要操作者来操作机器，或者至少不需要操作者的位置靠近机器。这是因为相对轻质的机器然后能够加工尚未完全成熟(即，柔软)的混凝土表面。操作者最有可能在这些表面中留下足迹，但现在操作者可以位于一定距离处，或者甚至不存在于要加工的混凝土表面附近。自主系统还可以在非工作时间期间加工混凝土表面。
26.根据多个方面，机器包括具有布置成与至少一个其他机器建立通信链路的无线电收发器的控制单元。这样，机器能够与其他机器形成网格网络，该网格网络能够用于由一组机器(在本文中称为集群)协作，以协作地加工更大的混凝土表面。网格网络还能够用于在集群中的机器之间以及从远程控制单元向集群中的一个或多个机器中继信息。
27.根据多个方面，机器包括盖体，该盖体具有配置成检测盖体何时接近和/或接触障碍物的一个或多个接近传感器和/或撞击传感器。机器还包括布置成响应于一个或多个传感器检测到与障碍物的接近和/或接触而执行状况回避动作的控制单元。因为机器将快速且可靠地检测其路径中的任何障碍物，因此确保了安全性。状况回避动作可以例如是机器的完全停止。状况回避动作还可以包括沿着机器进入状况的路径使机器反向离开。
28.根据多个方面，机器包括布置成当机器在使用中时在机器的外表面上可接近的紧急停止控制输入设备。该紧急停止控制输入设备能够由操作者或技术人员使用，以在出现错误的情况下禁用机器，这是一个优点。
29.根据多个方面，一个或多个工具架保持布置成用于以下项中的任何的多个工具：平滑混凝土表面、抹光混凝土表面、磨光混凝土表面、或抛光混凝土表面。这个优点在于，相同的机器能够用于宽范围的不同任务。例如，一个或多个工具架可以包括布置成用于研磨操作或抹光工具的相应的磨光工具，其中，每个抹光工具包括布置成承载抹光刀片的承载结构。承载结构和抹光刀片能够被设计成是对称的，使得承载结构能够在顺时针和逆时针方向两者上旋转。
30.根据多个方面，机器包括布置成将机器定位在相对于混凝土表面的坐标系中的定位系统。该定位系统有利于机器的运动控制。
31.本文还公开了与以上提到的优点相关联的用于加工混凝土表面的系统和方法。具体地，公开了用于加工混凝土表面的方法，包括部署混凝土表面加工机器的集群以协作地加工表面。
32.通常，除非本文中另外明确限定，否则权利要求中使用的所有术语将根据它们在本技术领域中的普通含义来解释。对“一/一个/该元件、装置、部件、设备、步骤等”的所有引用将被开放地解释为该元件、装置、部件、设备、步骤等的至少一个实例，除非另外明确陈述。除非明确陈述，否则本文公开的任何方法的步骤不必以公开的确切顺序进行。当研究所附权利要求书和以下说明时，本发明的进一步的特征和优点将变得清楚。本领域技术人员认识到，在不背离本发明的范围的状况下，可以组合本发明的不同特征以产生除了以下描述的实施方式之外的实施方式。
附图说明
33.现在将参考附图更详细地描述本公开，在附图中
34.图1a至图1c示出了示例性自推进式地板磨光机；
35.图2示出了机器运动的原理；
36.图3a至图3b示意性地示出了工具头倾斜；
37.图4示意性地示出了机器运动；
38.图5是示例性机器的截面图；
39.图6示出了示例性机器内部的细节；
40.图7示出了用于机器的电动机的细节；
41.图8a至图8b示出了示例性机器；
42.图9示出了机器运动的原理；
43.图10示意性地示出了机器系统；
44.图11a至图11b示出了示例性远程控制设备；
45.图11c示意性地示出了用于自主控制的控制单元；
46.图12示出了示例性自推进式抹光机；
47.图13a至图13b示出了自运动的不同原理。
48.图14是示出了方法的流程图；
49.图15示意性地示出了控制单元；以及
50.图16示出了计算机程序产品；
具体实施方式
51.现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在这些附图中示出了本发明的某些方面。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当被解释为局限于本文阐述的实施方式和方面；相反，这些实施方式是通过实例提供的，使得本公开将是彻底且完整的，并且将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在整个说明书中，相似的标号表示相似的元件。
52.应当理解，本发明不限于本文描述和附图所示的实施方式；相反，本领域技术人员应认识到可以在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。
53.图1a至图1c示出了用于加工混凝土表面的机器100。机器通过四个可旋转工具头支撑在混凝土表面上。每个工具头包括由工具架110保持的工具，诸如磨光盘等。这个特定机器包括围绕机器形心c以方形配置布置的四个工具架110。以下将结合图8a和8b更详细地讨论包括三个工具架的实例，并且还能够使用多于四个的工具架。本发明的一些方面还可应用于具有两个工具架的机器。
54.布置成加工混凝土表面的工具头在机器的底座平面120中延伸。在机器100的操作期间，底座平面与要加工的混凝土表面重合。换句话说，底座平面基本上构成机器100的底部表面。
55.图1c所示的机器100配备用于地板磨光或地板抛光。因此，工具架110保持布置成用于研磨操作的工具头，诸如用于研磨混凝土表面的金刚石工具。研磨工具能够具有用于不同操作的不同粒度，即，用于调平的粗粒度和用于抛光的细粒度。这些工具还可以被称为研磨头。
56.下文结合图12讨论保持用于抹光操作的工具(即，抹光刀片)的工具架。其他类型的工具也可以由工具架承载。例如，这些工具架可以保持软工具头，该软工具头布置成在对混凝土表面具有最小损坏的情况下仅提供通过机器100的自运动。这些工具头能够用于操作的运输模式中，或者当借助于布置在机器100上的传感器(诸如雷达传感器、基于视觉的传感器或激光雷达传感器)测量混凝土表面时。这些传感器可以配置成检测混凝土表面中的任何裂纹、表面中的划痕、变色等。这些传感器还可以包括表面温度传感器和/或湿度传感器，其中，控制单元布置成估计混凝土表面的成熟度。
57.通常，工具架是布置成保持混凝土加工工具(诸如磨光盘或一组抹光刀片)的结构。具有附接工具的工具架可以被称为工具头。磨光头是布置成用于磨光或抛光混凝土表面的工具头，而抹刀头是布置成用于抹光操作的工具头。
58.特定机器100与已知机器的不同之处在于其尺寸和重量都相对较小，并且不包括操作者能够使用以使机器转向的任何手动控制装置，诸如手动控制手柄等。相反，该机器是自推进式的并且包括机载控制单元101，该机载控制单元在操作者不必靠近机器的情况下控制机器的各种操作。以下关于图15将更详细地讨论控制单元101。与图1a至图1c所示的机器100类似的示例性机器可以与小于30kg且优选地不大于25kg的总重量相关联。机器覆盖区(即，表面210的由磨光机覆盖的部分)包括在100cm
×
100cm的尺寸的方形中，并且优选地不超过70cm
×
70cm。然而，应当理解，本文讨论的许多技术还可有利地应用于较大的地板磨光机和抹光机。
59.本文讨论的机器可以用于以下项中的任一个：平滑混凝土表面、抹光混凝土表面、磨光混凝土表面和/或抛光混凝土表面。由此，通过可旋转工具架110上的工具的方便更换，具有工具架110的机器100能够用于不同类型的混凝土加工操作，诸如抹光和磨光。
60.工具架110还能够配备有软的或弹性的盘，诸如橡胶盘，这些盘被设计成提供对混凝土表面具有最小损坏的自运动。在机器需要横穿尚未完全成熟的敏感混凝土表面的情况下，这些运输模式盘能够装配到该机器上。盘的半径可以配置成大于磨光工具的半径，以减少对混凝土表面的冲击。
61.运输模式盘还能够由机器使用以用于测量混凝土表面，即，通过使用配置成测量混凝土表面的一个或多个特性的一个或多个传感器，诸如配置成检测混凝土表面中的划痕、不平坦的表面区段、变色或损坏(诸如裂纹)的雷达传感器、基于视觉的传感器和/或激光雷达传感器中的任何。
62.一个或多个传感器还可以包括表面温度传感器和/或湿度传感器，其中，控制单元布置成确定与混凝土表面的区段相关联的混凝土成熟度。混凝土成熟度水平例如能够由温度和湿度水平、或仅湿度索引的查找表来确定。
63.机器100足够轻以由操作者携带，例如通过设置在机器的盖体130上的手柄150承载。这意味着机器非常容易部署并且能够以方便的方式在作业地点之间移动，例如在卡车甚至是小车的后部。
64.机器100优选但并非必须由电池供电。电连接器160能够布置在机器的顶侧上以用于方便电池充电器线缆接近。
65.对于较大的工作，即，为了加工较大的表面，在地板磨光系统中能够使用多个机器100。以下将结合图10更详细地讨论这种类型的系统。
66.机器100可选地包括具有配置成检测盖体何时接近障碍物和/或与障碍物接触的一个或多个接近传感器和/或撞击传感器的盖体130。机器还包括布置成响应于一个或多个传感器检测到与障碍物的接近和/或接触而执行状况回避动作的控制单元101、1500。该感测系统能够配置成当机器与障碍物接触时或者甚至在机器实际撞击障碍物之前停止机器。压力传感器能够用于检测机体何时撞击障碍物，而雷达传感器和/或超声传感器能够布置成检测机器何时会撞击障碍物。状况回避动作可以包括使磨光机停止，或者可能执行回避动作以避免与障碍物碰撞。
67.为了额外的安全性，机器100还可以包括布置成当机器在使用中时在机器的外表面上可接近的紧急停止控制输入设备140，如图1a和图1b所示。在某种情况出错的情况下，操作者可以按下按钮，这将立即停止机器。当然，紧急停止按钮也可以远离机器100布置并且经由无线链路连接到机器，例如布置在用于控制机器100的远程控制器上。
68.还参考图2，机器100是自推进式的从而以受控方式在方向f上移动。这种运动是通过使一个或多个工具架轴线a相对于底座平面120以角度倾斜来产生的。该倾斜在工具架上产生法向力n的差，使得工具架110的旋转运动r产生在垂直于倾斜方向的方向上的力f。
69.这种倾斜可以通过使整个驱动单元倾斜来实现，如将在以下图5和图6中示例的。可替代地，固定连接到工具架110的滑轮等能够倾斜以获得期望效果。以下将结合图8a和图8b讨论这种类型的系统的实例。
70.图3a和图3b更详细地示出了倾斜原理。在此，该倾斜通过二维向量t示出。向量t的大小指示倾斜水平，即，角度的大小。产生的力f垂直于倾斜t的方向，并且力的大小取决于倾斜水平，使得大的倾斜产生相对大的力f，如图3a所示，而较小的倾斜(即，以较小的角度)产生较小的力f。转速ω还影响产生的力。对于大多数磨光盘，产生的力随着转速或多或少线性地增大直到峰值，在该峰值处，产生的力随着转速开始下降。三角形310指示倾斜的参考方向。使用的工具头类型以及混凝土的成熟度水平(即，工具头与混凝土表面之间的摩擦)还对产生的力f的大小具有影响。由此，控制单元101可以通过向倾斜致动器发送控制信号来控制倾斜的方向和倾斜的大小，从而控制产生的力。
71.总之，图1a至图1c示出了用于加工混凝土表面的机器100。该机器包括：控制单元101；以及至少三个工具架110，布置成围绕相应的工具架轴线a旋转。这些工具架110中的至少一个布置成相对于混凝土表面产生作用在机器上的可变力fi。力的方向和/或大小响应于控制单元101的控制信号而产生。控制信号配置成使得机器100相对于表面运动。
72.如以上讨论的，用于产生机器相对于混凝土表面运动的一种选择是至少一个工具架轴线布置成相对于机器的底座平面120在一维或二维上是可倾斜的。这种倾斜能够用于产生机器在向前方向f上的运动以及机器围绕机器形心相对于混凝土表面的受控旋转。
73.涉及工具头倾斜的这种推进构思与若干优点相关联。例如，因为这些力是通过倾斜产生的，因此这些工具架能够布置成以相同的绝对转速ω旋转。这意味着电动机能够针对给定的固定速度进行优化，其中，不需要速度控制装置、或者至少不需要复杂的速度控制装置。具有至少三个工具头为机器提供了一定程度的稳定性，这使得它适于无操作者控制，诸如通过远程控制或自主操作。然而，优选四个或更多个工具头，因为这也进一步简化了推进的控制并且增加了机器稳定性。
74.可替代地，或者与倾斜结合，这些工具架110中的至少一个可以配置成通过控制单元101沿着相应的工具架轴线是可位移的，以调节与工具架相关联的法向负载wi。控制单元101然后能够通过控制信号来控制工具架的位移，以提供机器相对于表面210的运动。参考图1c，如果例如左上磨光盘110a上的重量大于其他磨光盘上的重量，则机器100然后将开始围绕左上磨光盘110a旋转。如果更多的重量然后转移到右上磨光盘110b上，则旋转中心将朝向左上磨光盘转移并且还改变方向，这是因为这两个盘在相反的方向上旋转。现在，通过以这种方式使重量在多个磨光盘之间反复变换，能够获得机器相对于混凝土表面的运动。控制单元101控制工具架沿着竖直方向的位移以获得期望运动，例如，围绕机器形心的缓慢旋转，由沿着方向f的受控向前运动补偿。
75.工具架还可以布置成响应于由控制单元101产生的控制信号而在横向于底座平面120的平面中在多个位置之间可控制地移动。这提供了用于机器100自运动的可替代装置。
76.此外，这些工具架110中的至少一个可以布置成以可变转速ω旋转，并且控制单元能够布置成通过控制信号来控制工具头的可变转速ω，以提供机器相对于表面的运动。应当理解，转速对机器力分布具有与工具头上的法向负载类似的影响。由此，控制单元101能够产生控制信号以控制转速，并且从而获得机器相对于混凝土表面的期望运动。
77.以下将结合图16更详细地讨论倾斜、法向负载以及转速的控制。
78.如图4所示，四个工具架轴线a可以有利地布置成可相对于底座平面120倾斜t。这意味着产生四个相应的运动力f1、f2、f3、f4。产生组合的合力f
总
来提供运动和围绕机器质心410的扭矩mz。图4中的装置400的具体优点是工具头是以相反的旋转方向成对布置的。成对的两个工具头提供更直的向前运动控制，这是因为它们彼此稳定。
79.每个力fi是平面120中的二维向量力。如以上讨论的，其方向根据工具头的旋转方向并且通过倾斜角t以及通过与其他工具头相比工具头上的相对负载来确定。力的大小取决于许多不同的因素。一些更重要的因素包括取决于工具头上的重量wi的法向力。在可变高度悬置系统安装成与一个或多个工具头连接的状况下，能够调节该法向力。由此，至少一个工具架110可以配置成具有配置成调节与工具架相关联的法向负载wi的可变高度悬置装置。可变高度悬置装置可以由控制单元1500控制。这种可变高度悬置装置还能够用于校准
机器，以便从工具头推进系统获得更稳定的行为。可变高度工具架例如能够通过将工具架安装在由控制单元101控制的一个或多个主轴上来实现。当然也可以使用其他类型的线性致动器。
80.如以上讨论的，力的大小还取决于磨光盘的转速。这些因素与产生的力之间的关系由函数给出：
81.fi＝f(ti，ωi，wi)
82.其中，ti是表示第i个工具头的倾斜的方向和大小的二维倾斜向量，ωi是第i个工具头的转速，并且wi是第i个工具头上的指示工具头的法向力的重量。该函数通常是参数与所得力之间的真实关系的近似。这种近似能够通过例如分析推导和实验室实验的组合来实现。能够执行校准例程以便调节功能，从而以匹配给定的设备和操作条件。
83.通常，围绕质心410的旋转是由扭矩mz产生的
[0084][0085]
其中，在图4中，n＝4。通过改变力fi能够实现机器的转向运动，使得产生非零扭矩mz。由此，通过以受控方式改变该组倾斜角{arg(ti)}
i＝1，...，4
或该组倾斜幅值{|ti|}
i＝1，...，4
，和/或通过改变转速{ωi}
i＝1，...，4
和/或通过改变法向负载{wi}
i＝1，...，4
，能够实现机器的转向、或沿着弧形路径的运动。应当理解，转速和重量完全是可选的控制参数。仅需要对倾斜{ti}
i＝1，...，4
的控制来获得基本函数。
[0086]
合力f
tot
(忽略摩擦力等)由以下给出：
[0087][0088]
该量确定机器的运动方向和速度。以下将结合图15更详细地讨论控制单元101能够配置成通过向机器100上的不同致动器产生一个或多个控制信号来产生使机器沿着期望方向移动的期望合力和/或使地板磨光机旋转的期望扭矩。围绕质心的非零合力和非零扭矩的组合将产生由机器沿着弧形路径的运动。优选地通过控制单元101针对给定的地板表面加工操作进行优化。
[0089]
本文公开的机器可以与不同的操作模式相关联。当在操作的运输模式中时，在不围绕机器形心旋转的情况下，机器可以通过控制单元101配置成沿着直线路径相对快速地朝向目标目的地移动。当将机器100从一个地方移动到另一个地方时，优选使用这种操作模式。操作的运输模式可以针对运输机器100进行优化，而在可能不是完全成熟的混凝土表面上不留下痕迹。
[0090]
机器100还可以与操作的作业或主动模式相关联。例如当磨光或抹光混凝土表面时使用该模式。操作的作业模式可以包括与向前运动结合的围绕机器形心的旋转。操作的作业模式可以针对磨光性能或抹光性能进行优化。
[0091]
控制单元的力分配能够以许多不同的方式执行。执行力分配的一种方式是分析求解力方程组和扭矩方程组。执行力分配和工具头协调的另一种较不计算密集的方式是维持具有用于不同操作的适合倾斜值的一组查找表(lut)。当然，这些lut可能需要定期校准。
[0092]
另一种力分配和工具头协调的优选方法是实施反馈系统，其中，一个或多个传感
器用于检测机器的当前运动行为。这些传感器可以包括例如惯性测量单元(imu)、电子罗盘、雷达收发器、全球定位系统(gps)以及室内定位系统收发器中的任何。控制单元然后能够控制该组倾斜角{arg(ti)}
i＝1，...，4
和/或该组倾斜大小{|ti|}
i＝1，...，4
以获得机器的期望运动。能够针对如何获得期望效果来制定一组规则。例如，为了增加向前方向上的速度，能够应用增加的倾斜，如图4所示。为了减小围绕质心的扭矩，即，为了驱动更笔直，能够改变一侧上的倾斜角，或者能够改变一侧上的倾斜大小。
[0093]
取决于手头的表面加工任务，可以对最大允许倾斜角施加限制。这是因为过大的倾斜角可能在混凝土表面中产生标记，这当然是不期望的。
[0094]
图5示出了图1a至图1c中的机器100的截面图。一个或多个工具架优选地借助于盘形弹簧装置来支撑，该盘形弹簧装置允许工具架中心轴线a的倾斜，在这个实例中，因为工具架110直接附接到电机轴上，因此这些中心轴线与电机轴重合。图5示出了两个单独的电动机510。每个电动机驱动一个相应的工具架。这是一个优点，因为不需要复杂的传动装置，诸如皮带驱动装置等。工具架轴线布置成通过连接到图6更详细地示出的基于偏心的致动器610的伺服机构520可倾斜t。
[0095]
工具架110布置成由相应的电动机510驱动。通常，电动机510的轴可以直接连接到工具架110，或者经由一些中间装置来连接。这个优点在于，通过控制单元101能够彼此独立地控制电动机510，因为不需要将中心电源联接到不同工具架的复杂的传动装置，这允许单独地控制工具架。例如，控制单元101能够通过简单地控制相关的电动机来控制一个工具架的转速而在不控制其他的工具架。由于单独且独立可控的电动机，也能够在不同工具架上施加不同的扭矩以产生笔直向前的方式。
[0096]
注意，电动机510布置成相对靠近工具架110。从机械鲁棒性的角度来看，这是一个优点。根据一个实例，工具架110与其相应的电动机之间的距离低于工具架直径d的一半。这个距离可以例如对于小型机器低于5cm并且对于大型机器低于30cm。
[0097]
电动机510的电机轴与工具架110的相应的旋转轴线轴向对齐。
[0098]
远离中心机器位置定位的电动机可以经由布置成直接为电动机供电的电力线缆或经由终止于用于每个电动机的单独控制单元的相应的控制线缆连接到控制单元101。这些线缆与涉及皮带和滑轮、或链条和链轮的复杂传动装置相比更易于布线。
[0099]
如以上提到的，电动机510可以连同工具架一起布置成是可倾斜的，或者固定安装到机器的框架上，在这种情况下，工具架通过单独的装置布置成是可倾斜的。
[0100]
注意，包括本文中讨论的单独且独立可控的电动机的驱动装置还能够应用于标准尺寸的地板磨光机和抹光机。由此，驱动装置不限于用于较小尺寸的机器，尽管它们可能特别适于这种较小尺寸的混凝土表面加工机器，诸如以上结合图1a至图1c讨论的机器100。
[0101]
图6示出了机器100的内部的细节。每个工具架和工具头通过连接到基于偏心的致动器610的两个伺服机构520而在二维上是可倾斜的。在这种情况下，基于偏心的致动器接合电动机，但也可以将例如球形接头布置在电机轴与工具架之间，并且在不使电动机倾斜的情况下，使伺服机构作用在工具架上。
[0102]
随着这些伺服系统中的一个伺服系统使其相应的轴转动，偏心构件迫使工具头以由伺服致动量确定的角度倾斜。注意，由于不存在从中心电源向外到工具架110的传动装置，因此现在对于不同类型的部件(诸如电池和控制单元)可获得显著的空间。事实上，现有
技术中看到的复杂的机械联动装置现在已经由更易于从控制单元101布线到电动机的电缆更换。
[0103]
图7更详细地示出了示例性倾斜装置。偏心轮710是略微不对称的，使得通过转动相应的轴来产生倾斜动作。偏心轮710支撑在电动机510顶部上的轨道上。偏心轮和轨道两者都是由耐用材料形成的以能够承受机械应力。例如，洛氏硬度(hrc)在45
–
57之间且优选地在50-55之间的硬化钢可以是适合的。图7提供了驱动机构的一个实例，其中，电动机510布置成连同工具架一起是可倾斜的。在图7的实例中，电机轴和工具架的旋转轴线也在工具架的倾斜期间对齐。
[0104]
通常，根据本公开，电动机的轴可以固定地附接到工具架。电动机的倾斜然后将转换成工具架的对应的倾斜，而电机轴的旋转将引起工具架的对应的旋转。这是一个优点，因为不需要在电动机轴与工具架之间的接头。
[0105]
当然，还可以设想不同类型的轴承以在轨道上支撑偏心轮。
[0106]
本文讨论的机器可以由一个或多个可再充电电池供电，可再充电电池配置成为机器100上的一个或多个电动机510供电。这些电池可以有利地使用布置成与外部电源相接并且为一个或多个可再充电电池再充电的感应式充电电路来充电。例如，可以将线圈直接嵌入到要由机器加工的混凝土表面中。以下将结合图10更详细地讨论这种电源1040的一个实例。然后，机器能够根据需要接近电源，十分像自动割草机。
[0107]
图8a至图8b示出了另一个示例性机器800，其中，可以有利地使用本文中公开的技术中的至少一些。该机器包括三个工具架110，但具有四个或更多个工具架的形式也是可能的。工具架110布置成通过中心电动机840(第一电机)经由皮带、链条或齿轮驱动装置830驱动。第一电机840在此示出为电动机，尽管还够使用内燃机。整个底部结构(通常被称为“行星式装置”820)通过第二电机850旋转。这种类型的双驱动机器是先前已知的并且因此在此将不更详细地讨论。
[0108]
机器800包括布置成围绕相应的工具架轴线a旋转的三个工具架110，其中，至少一个工具架轴线布置成相对于机器的底座在二维上是可倾斜的，以产生机器相对于表面的运动。这种倾斜例如能够通过使用如以上讨论的一组伺服机构和偏心构件使滑轮810倾斜来实现。然而，与以上结合图4讨论的实例相比，倾斜的控制稍微更先进，这是因为还必须考虑行星式装置的旋转角β。图9示出了倾斜控制构思，其中，单个工具头在行星式装置上旋转一圈。三角形950指示工具头的参考方向。
[0109]
在第一行星角910β＝0时，倾斜角t应当为90度，以便产生图9中向上指向的力f。随着行星式装置旋转，必须根据行星式装置的当前旋转角度β调节倾斜角。在一些时间之后，工具头到达第二位置920，在该第二位置处，倾斜角已经补偿行星式装置的旋转以维持力f指向与先前相同的方向。倾斜角已经连续地调节以考虑到行星式装置的旋转，使得产生的力维持在相同的方向上。在又一些时间之后，如位置930所示，并且然后如位置940所示，调节倾斜角。
[0110]
该实例假定第二电机850布置成产生行星式运动。然而，工具头本身还能够用于通过机器产生任意的行星式运动。在这种情况下，确定倾斜角以便产生非零扭矩mz，该非零扭矩产生期望的行星式运动。
[0111]
通常，诸如控制单元101的控制单元1500能够配置成使力在工具头上分布以获得
机器的期望运动，例如在给定方向上的给定速度，可能由非零扭矩补偿以通过机器获得行星式运动。控制单元1500然后考虑以下关系
[0112][0113][0114]
并且确定包括力分布的解决方案。给定力分布{fi}，控制单元1500然后配置包括倾斜角ti的工具头参数，并且可选地还有β，ωi，wi[0115]fi
＝f(ti，β，ωi，wi)
[0116]
其中，β可以是时间的函数，ωi是第i个工具头的转速，并且wi是与第i个工具头相关联的重量，该重量能够通过例如控制工具头的可变高度悬置系统来调节。应当理解，转速和重量完全是可选的控制参数。仅需要对倾斜{ti}
i＝1，...，3
的控制来获得基本函数。
[0117]
取决于力分配{fi}
i＝1，...，3
和工具头协调，可以产生顺时针或逆时针方向上的行星式运动。行星式运动优选地由机器800的向前运动补偿以在磨光混凝土表面时以受控方式在混凝土表面上移动。
[0118]
图10示出了包括根据以上讨论的多个机器100、800的示例性混凝土表面加工系统1000。多个机器可以是相同类型的，即，小型机器，(诸如机器100)或较大机器(诸如机器800)。然而，如果使用不同机器的组合来加工更大的混凝土表面，则可以获得额外的优点。一个优点是较小的机器然后可以加工需要大量动作且对于较大的机器可能难以进入的区域，而较大的机器可以执行其中较大尺寸的任务。
[0119]
这些机器中的一个或多个可以配置成具有多个运输模式工具头，从而允许机器横穿混凝土表面的尚未足够成熟的多个区段以用于加工。这些机器然后可以充当侦察机，测量混凝土表面，并且当对于给定混凝土加工操作在给定混凝土区段上已经达到足够的成熟度水平时，向其他机器报告返回。
[0120]
机器可以包括具有布置成建立到至少一个其他机器100a、100b的通信链路1010的无线电收发器的控制单元1500。这样，多个机器能够形成网格网络，以便在出现任何控制冲突的情况下交换信息和执行仲裁。
[0121]
多个机器还可以例如通过无线无线电链路通信地耦接到布置成控制混凝土表面210上的地板磨光操作的中心控制单元1010。中心控制单元1010可以控制机器“集群”以完成更大的地板磨光任务。
[0122]
机器还可以包括布置成相对于混凝土表面210将相应的机器定位在坐标系中的定位系统。外部控制单元1010能够使用该定位数据以控制地板加工操作。
[0123]
机器上的控制单元101布置成响应于控制信号控制至少一个可倾斜工具架110的倾斜t，以产生机器相对于表面210的期望运动。
[0124]
根据一些方面，机器布置成从外部远程控制设备1110、1120接收控制信号，如图11a和图11b示例的。
[0125]
根据一些其他方面，机器布置成接收来自外部系统的控制信号以用于自主驱动1500。这种类型的系统例如可以在外部控制单元1010中实施。
[0126]
根据一些其他方面，机器包括布置成产生作为自主驱动控制信号的控制信号的控制单元1500。
[0127]
感应式充电站1040可以嵌入到混凝土表面中。机器100、100a、100b然后可以定期返回到充电站以补充能量储存，即，为机载电池充电。
[0128]
一个或多个混凝土成熟度传感器1030还可以嵌入到混凝土表面中。该传感器测量例如混凝土板中的温度和湿度，并且由此能够确定混凝土表面210的当前混凝土成熟度水平。基于数据样本的时间序列，成熟度传感器或控制单元1010可以外推以估计混凝土表面上的未来混凝土成熟度水平。考虑到混凝土表面上的成熟度水平，这允许机器集群在最有效的地方作业。
[0129]
图11a和图11b示出了能够用于控制本文讨论的不同机器100的示例性远程控制设备。远程控制设备1110是经由无线电链路连接到机器100的控制单元101的传统远程控制设备。图11b中的远程控制设备1120是连接到控制单元101的平板电脑或智能电话以发出控制命令并且从控制单元101接收状态报告和其他信息。
[0130]
图11c示出了配置成自主控制机器100的控制单元101的一个实例1130。该控制单元实施多个不同的软件模块1132、1133、1134、1135，这些软件模块可以在相同的处理电路上执行或者分布在一个以上的加工平台上。一些功能也可以从机器100远程执行，例如在经由无线链路从机器100可访问的远程服务器上执行。
[0131]
控制单元101布置成接收来自操作者的作业任务指令。作业任务包括描述给定作业任务或要在混凝土表面上的区域中执行的一系列作业任务的指令。该作业任务可以例如包括将混凝土表面的给定区域磨光到指定的平整度、或抹光最近浇注的混凝土板直到已经获得给定平整度的指令。作业任务可以包括混凝土表面的地图，并且潜在地还包括使得机器能够开始执行的密钥。通过要求密钥，能够防止机器100的不正当使用。密钥可以例如包括密码或加密证书。
[0132]
作业任务计划模块1132配置成计划任务。这可以例如包括确定机器可能与结合图10讨论的其他机器配合要执行的一系列操作。例如，作业任务计划模块可以取决于混凝土表面的成熟度水平确定用于开始混凝土加工操作的开始时间。作业任务计划模块1132还可以协调多个机器以协作方式完成给定的具体加工任务。
[0133]
作业任务计划a然后被发送到机器运动控制模块1133。在低复杂性的实现方式中，该机器运动控制模块可以仅确定在机器加工混凝土表面时机器要遵循的路径、速度以及转速。运动控制模块的更高级形式可以通过若干机器100来协调运动以加工更大的混凝土表面，如图10所示。如果作业任务涉及抹光操作，则这种协作加工可以是有利的，抹光操作可能需要较大数量的机器100以将混凝土表面上的混凝土从一个区域移动到另一个区域。在完成加工任务时，运动控制模块1133产生机器100要遵循的路径和运动特征b。
[0134]
力分配模块1134接收路径数据b并且产生由工具头产生的力分配{fi}c作为时间函数，以便使机器100遵循计划的路径和运动特征b。该力分配能够根据查询表完成，其中，机器100的某些运动能够转换成所需力。力分配模块1134还可以包括已经训练成产生使得机器100进行期望运动的力分配的更高级的机器学习算法。
[0135]
控制信号产生模块1135接收力分配并且将该力分配转换成物理控制信号以控制工具架110。由此产生的一个或多个控制信号1136然后被发送到机器100中的不同致动器。
[0136]
图12示出了布置成用于抹光操作的机器100。机器上的工具架110保持相应的抹光工具1200，其中，每个抹光工具包括布置成承载抹光刀片1210的承载结构1220。在该特定实例中，承载结构和抹光刀片是对称的，使得承载结构1220能够通过抹光刀片1210的简单重新配置在顺时针和逆时针方向两者上旋转。为了改变旋转的方向，将抹光刀片从承载结构拆卸并且以相反的配置安装。左上工具架110a具有安装用于顺时针旋转的抹光刀片1210，而工具架110b具有安装用于逆时针旋转的抹光刀片1210。
[0137]
抹光刀片1210可以通过螺纹紧固构件(诸如螺栓)或通过快速释放机构(诸如旁心锁或类似物)附接到承载结构1220。
[0138]
图13a示出了一些不同的原理1300，通过该原理，工具架110能够用于响应于由控制单元101产生的控制信号而相对于混凝土表面210产生作用在机器100上的可变力。应当理解，这些原理可应用于保持研磨工具(即，磨光头)的工具架以及用于保持抹光刀片的工具架两者。
[0139]
自运动的第一原理是基于使工具架轴线a倾斜。这产生如以上结合图2示例的向前推力。能够在一维或二维中执行倾斜，即，倾斜能够相对于一个倾斜轴线x或两个倾斜轴线x、y。通过倾斜，能够使得机器100以直线向前移动和/或围绕机器形心旋转。当机器在操作的运输模式中操作时，沿着直线的运动可能是优选的，而当向前运动与整个机器围绕其形心的受控旋转组合时，磨光和抹光操作可以最好地执行。
[0140]
尽管工具头的倾斜可以提供最准确的自运动控制，但自运动的其他原理当然也存在。第二这种原理依赖于改变作用在工具头110上的法向力，这能够通过改变给定工具头上的重量来实现。工具架110可以例如安装在允许沿着工具架轴线a在竖直方向h上重新定位工具头的主轴或类似物上。通过向下朝向混凝土表面移动工具头，更多的负载被转移到工具头上。相反地，通过向上远离混凝土表面移动工具头，负载被转移远离工具架110。参考图13b，通过使负载在例如两个工具架110a、110b之间反复变换，能够使得机器以振荡方式o1、o2、o3、o4向前移动。每次负载被转移到给定的工具头上；在增加负载的情况下，机器在开始围绕朝向工具头移动的旋转中心旋转。这样，控制单元101能够控制工具头以获得机器100的期望运动。
[0141]
通过自运动的第三原理，控制单元在不同的工具头上改变转速ω。转速的差异产生类似于可变高度h的效果。由此，控制单元101能够产生机器100的期望振荡运动。
[0142]
应当理解，控制单元101可以组合所有以上提到的自运动原理。例如，工具架高度h和/或速度ω的变化能够用于通过机器100获得期望的振荡运动或者用于校准向前运动控制系统，而工具架倾斜原理能够用作自运动的主要原理。
[0143]
还应当理解，对于不同的具体加工任务，可能需要不同的自运动原理。
[0144]
工具架还可以布置成在横向于图1a所示的底座平面120的平面中是可移动的。该机构提供了用于在机器上的多个工具头之间分布重量的装置。由此，本文中还公开了用于加工混凝土表面210的混凝土表面加工机器100、800。该机器包括：控制单元101；以及至少三个工具架110，围绕相应的工具架轴线a旋转，其中，这些工具架110中的至少一个还布置成响应于由控制单元产生的控制信号而在横向于底座平面120的平面中在多个位置之间可控制地移动。
[0145]
此外，如以上提到的，公开的自推进式装置使得机器在加工混凝土表面时能够受
控旋转。由此，本文中公开了用于加工混凝土表面210的混凝土表面加工机器100、800。该机器包括：控制单元101；以及至少三个工具架110，布置成围绕相应的工具架轴线a旋转，其中，工具架轴线限定在轴线之间且平行于底座平面120的区域的角部，其中，机器布置成响应于由控制单元产生的控制信号通过控制至少一个工具架的旋转和/或位置而围绕与所述区域相交的机器旋转轴线可控制地旋转。
[0146]
图14是示出了用于加工混凝土表面210的方法的流程图，该方法包括：
[0147]
步骤s1：根据以上讨论配置多个混凝土表面加工机器100、800，即，其中，每个机器包括：控制单元101；以及至少三个工具架110，布置成由相应的电动机驱动并且布置成围绕相应的工具架轴线a旋转，其中，至少一个工具架110布置成响应于由控制单元101产生的控制信号而相对于混凝土表面210产生作用在机器上的可变力fi，其中，控制信号配置成提供机器相对于表面210的运动，
[0148]
步骤s2：将多个机器部署在混凝土表面210上，以及
[0149]
步骤s3：通过多个机器加工混凝土表面210。
[0150]
根据一些方面，加工包括通过远程控制设备1110、1120控制多个机器(步骤s31)。
[0151]
根据一些其他方面，加工包括自主控制每个机器(步骤s32)。
[0152]
本文中公开的机器100、800还能够用于加工其他类型的地板表面，诸如木质地板表面、乙烯基地板表面以及油毡地板表面。能够将打磨盘装配到工具架110上以便通过机器100、800提供打磨功能。此外，抛光工具能够附接到工具架上以便抛光地板表面。
[0153]
因此，本文公开了用于加工地板表面的方法。该方法包括：
[0154]
步骤s1：配置一个或多个地板表面加工机器100、800，其中，每个机器包括：控制单元101；以及至少三个工具架110，布置成围绕相应的工具架轴线a旋转，其中，工具架110中的至少一个布置成响应于由控制单元101产生的控制信号而相对于地板表面产生作用在机器上的可变力fi，其中，控制信号配置成提供机器相对于地板表面的运动，
[0155]
步骤s2：将一个或多个机器部署在地板表面上，以及
[0156]
步骤s3：通过一个或多个机器加工地板表面。
[0157]
注意，本文讨论的自运动的原理还能够当加工其他类型的表面时应用，即，它们不限于混凝土表面加工。
[0158]
就多个功能单元而言，图15示意性地示出了控制单元101、1500的通用部件。处理电路1510使用能够执行储存在计算机程序产品中的软件指令的适合的中心加工单元cpu、多处理器、微控制器、数字信号处理器dsp等中的一个或多个的任何组合来提供，例如储存介质1530的形式。处理电路1510还可以提供为至少一个专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga。
[0159]
具体地，处理电路1510配置成使设备180执行一组操作或步骤，诸如结合图9讨论的方法和以上讨论。例如，储存介质1530可以储存一组操作，并且处理电路1510可以配置成从储存介质1530检索该组操作以使设备执行该组操作。该组操作可以设置为一组可执行指令。由此，处理电路1510从而设置成执行本文公开的方法。
[0160]
储存介质1530还可以包括永久性储存器，例如，其能够是磁存储器、光存储器、固态存储器或者甚至远程安装的存储器中的任何单个或组合。
[0161]
设备1500还可以包括用于与至少一个外部设备通信的接口1520。这种接口1520可
以包括一个或多个发射器和接收器，包括模拟和数字部件以及用于有线或无线通信的适合数量的端口。
[0162]
处理电路1510例如通过向接口1520和储存介质1530发送数据和控制信号、通过从接口1520接收数据和报告以及通过从储存介质1530检索数据和指令来控制控制单元1500的一般操作。
[0163]
控制单元101、1500可以配置成执行以上讨论的所有功能，例如，关于控制倾斜角等以相对于混凝土表面移动机器。
[0164]
图16示出了承载计算机程序的计算机可读介质1610，该计算机程序包括当所述程序产品在计算机上运行时用于执行图14所示的方法的程序代码装置1620。计算机可读介质和代码装置可以一起形成计算机程序产品1600。

技术特征：
1.一种用于加工混凝土表面(210)的混凝土表面加工机器(100，800)，所述机器包括：控制单元(101)；以及至少三个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线(a)旋转，其中，这些工具架(110)中的至少一个工具架布置成响应于由所述控制单元(101)产生的控制信号而相对于所述混凝土表面(210)产生作用在所述机器上的可变力(f
i
)，其中，所述控制信号配置成提供所述机器相对于所述表面(210)的运动，其中，所述工具架(110)布置成由相应的电动机(510)驱动。2.根据权利要求1所述的机器(100，800)，其中，至少一个所述工具架轴线(a)布置成能相对于所述机器的底座平面(120)在一维或两维(x，y)上倾斜(200，300，t)以产生所述机器相对于所述表面(210)的运动，其中，所述控制单元(101)布置成通过所述控制信号来控制所述工具架轴线倾斜。3.根据权利要求2所述的机器(100，800)，其中，多个所述工具架轴线(a)中的至少两个工具架轴线布置成能相对于所述底座平面(120)倾斜(t)，其中，由至少两个对应的工具架(110)产生的相应的运动力(f1，f2)配置成产生围绕所述机器(100，800)的质心(410)的期望扭矩(m
z
)。4.根据权利要求2至3中任一项所述的机器(100，800)，其中，至少一个所述工具架轴线布置成通过连接到基于偏心的致动器(610)的伺服机构(520)而能倾斜(t)。5.根据权利要求2至4中任一项所述的机器(100，800)，其中，具有能倾斜的轴线的至少一个所述工具架是由盘形弹簧支撑的。6.根据权利要求2至5中任一项所述的机器(100，800)，其中，能倾斜的所述工具架的电动机和/或传动装置布置成能相对于所述底座平面倾斜。7.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，多个所述工具架(110)中的至少一个工具架配置成通过所述控制单元(101)而能沿着相应的工具架轴线移位，以调节与所述工具架相关联的法向负载(w
i
)，其中，所述控制单元(101)布置成通过所述控制信号来控制所述工具架的位移，以提供所述机器相对于所述表面(210)的运动。8.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，多个所述工具架(110)中的至少一个工具架布置成以可变转速(ω)旋转，其中，所述控制单元(101)布置成通过所述控制信号来控制所述工具架的所述可变转速(ω)，以提供所述机器相对于所述表面(210)的运动。9.根据权利要求8所述的机器(100，800)，其中，所述可变转速(ω)配置为可变电动机轴速度和/或可变传动比。10.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括围绕机器形心以方形配置布置的四个工具架(110)。11.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，第一工具架(110a)布置成在与第二工具架(110b)相比不同的旋转方向上以转速(ω1)旋转。12.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述机器的总重量小于30kg，并且优选地不大于25kg。13.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述机器覆盖区包括在尺寸100cm
×
100cm的方形中。14.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述工具架(110)布置成
由相应的电动机(510)驱动。15.根据权利要求1至13中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述工具架(110)布置成通过中心电动机(840)经由皮带、链条、或齿轮驱动装置(830)来驱动。16.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括配置成给所述机器(100，800)上的一个或多个电动机(510，840，850)供电的一个或多个可再充电电池。17.根据权利要求16所述的机器(100，800)，包括布置成与外部电源相接且为一个或多个所述可再充电电池再充电的感应式充电电路。18.根据权利要求1至13中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述工具架(110)布置成通过中心内燃机经由皮带、链条或齿轮驱动装置(830)来驱动。19.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述控制单元(101)布置成至少部分地从外部远程控制设备(1110，1120)接收所述控制信号。20.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，所述机器布置成至少部分地从用于自主驱动的外部系统(1500)接收所述控制信号。21.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，所述控制单元(1500)布置成产生至少部分地作为自主驱动控制信号的控制信号。22.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括控制单元(1500)，该控制单元具有布置成建立到至少一个其他机器(100a，100b)的通信链路(1010)的无线电收发器。23.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括盖体(130)，该盖体具有配置成检测所述盖体何时接近和/或接触障碍物的一个或多个接近传感器和/或撞击传感器，所述机器还包括控制单元(1500)，该控制单元布置成响应于检测与所述障碍物的接近和/或接触的一个或多个所述传感器而执行状况回避动作。24.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括布置成当所述机器在使用中时在所述机器的外表面上能接近的紧急停止控制输入设备(140)。25.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，一个或多个所述工具架(110)布置成保持配置成用于以下项中的任何的工具：平滑混凝土表面、抹光混凝土表面、磨光混凝土表面、抛光混凝土表面、磨光木质表面、抛光地板或者用于在对所述表面具有最小损坏的情况下在所述表面上运输所述机器。26.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，其中，一个或多个所述工具架(110)保持布置成用于研磨操作的相应的磨光工具。27.根据权利要求1至25中任一项所述的机器(100，800)，其中，一个或多个所述工具架(110)保持相应的抹光工具(1200)，其中，每个所述抹光工具包括布置成承载抹光刀片(1210)的承载结构(1220)。28.根据权利要求27所述的机器(100，800)，其中，所述承载结构和所述抹光刀片是对称的，使得所述承载结构(1220)能够在顺时针和逆时针方向两者上旋转。29.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括布置成将所述机器定位在相对于所述混凝土表面(210)的坐标系中的定位系统。30.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100，800)，包括配置成测量所述混凝土表面的一个或多个特性的一个或多个传感器。
31.根据权利要求30所述的机器(100，800)，其中，一个或多个所述传感器包括以下项中的任何：雷达传感器、基于视觉的传感器和/或激光雷达传感器，这些传感器配置成检测以下项中的任何：划痕、不平坦的表面区段、变色或所述混凝土表面中的损坏，诸如裂纹。32.根据权利要求30或31所述的机器(100，800)，其中，一个或多个所述传感器包括表面温度传感器和/或湿度传感器，其中，所述控制单元(101)布置成确定与所述混凝土表面的区段相关联的混凝土成熟度。33.一种混凝土表面加工系统(1000)，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的混凝土表面加工机器(100，800)。34.根据权利要求33所述的混凝土表面加工系统(1000)，包括通信地耦接到多个所述机器且布置成控制混凝土表面(210)上的地板磨光操作的中心控制单元(1010)。35.一种用于加工混凝土表面(210)的方法，所述方法包括：配置一个或多个混凝土表面加工机器(100，800)(步骤s1)，其中，每个所述机器包括：控制单元(101)；以及至少三个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线(a)旋转，其中，这些工具架(110)中的至少一个工具架布置成响应于由所述控制单元(101)产生的控制信号而相对于所述混凝土表面(210)产生作用在所述机器上的可变力(f
i
)，其中，所述控制信号配置成提供所述机器相对于所述表面(210)的运动，将多个所述机器部署在所述混凝土表面(210)上(步骤s2)，以及通过多个所述机器来加工所述混凝土表面(210)(步骤s3)。36.根据权利要求35所述的方法，其中，加工步骤包括通过远程控制设备(1110，1120)来控制一个或多个所述机器(步骤s31)。37.根据权利要求35所述的方法，其中，加工步骤包括自主控制一个或多个所述机器中的每个机器(步骤s32)。38.一种用于加工混凝土表面(210)的混凝土表面加工机器(100，800)，所述机器包括：控制单元(101)；以及至少三个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线(a)旋转，其中，所述工具架(110)中的至少一个工具架还布置成响应于由所述控制单元产生的控制信号而在横向于底座平面(120)的平面中在多个位置之间可控制地移动。39.一种用于加工混凝土表面(210)的混凝土表面加工机器(100，800)，所述机器包括：控制单元(101)；以及至少三个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线(a)旋转，其中，多个所述工具架轴线限定在所述轴线之间且平行于底座平面(120)的区域的角部，其中，所述机器布置成响应于由所述控制单元产生的控制信号通过控制至少一个所述工具架的旋转和/或定位而围绕与所述区域相交的机器旋转轴线能控制地旋转。40.一种用于加工地板表面的方法，所述方法包括：配置一个或多个地板表面加工机器(100，800)(步骤s1)，其中，每个所述机器包括：控制单元(101)；以及至少三个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线(a)旋转，其中，这些工具架(110)中的至少一个工具架布置成响应于由所述控制单元(101)产生的控制信号而相对于所述地板表面产生作用在所述机器上的可变力(f
i
)，其中，所述控制信号配置成提供所述机器相对于所述地板表面的运动，将一个或多个所述地板表面加工机器部署在所述地板表面上(步骤s2)，以及通过一个或多个所述地板表面加工机器加工所述地板表面(步骤s3)。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述工具架附接有打磨盘以用于打磨诸如木质地板表面的地板表面。42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述工具架附接有抛光盘以用于抛光诸如涂漆的木质地板表面、乙烯基地板表面或油毡地板表面的地板表面。43.一种用于加工混凝土表面(210)的混凝土表面加工机器(100，800)，所述机器包括：控制单元(101)；以及至少两个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线(a)旋转，其中，多个所述工具架(110)中的至少一个工具架布置成响应于由所述控制单元(101)产生的控制信号而相对于所述混凝土表面(210)产生作用在所述机器上的可变力(f
i
)，其中，所述控制信号配置成提供所述机器相对于所述表面(210)的运动，其中，所述工具架(110)布置成由相应的电动机(510)驱动。44.根据权利要求43所述的混凝土表面加工机器(100，800)，其中，所述电动机(510)布置成与它们相应的工具架(110)一起倾斜。

技术总结
一种用于加工混凝土表面的机器(100)，该机器包括：控制单元(101)：以及至少三个工具架(110)，这些工具架布置成围绕相应的工具架轴线旋转，其中，这些工具架(110)中的至少一个工具架布置成响应于由控制单元(101)产生的控制信号而相对于混凝土表面产生作用在机器上的可变力，其中，控制信号配置成提供机器相对于表面的运动。表面的运动。表面的运动。


技术研发人员：安德烈亚斯
受保护的技术使用者：胡斯华纳有限公司
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2023/8/24