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需求背景

大面积混凝土整体地面在工业厂房、地下车库以及大型商场或大型展馆等工程中应用越来越广泛，其施工质量不仅有承载力方面要求同时还有整体平整度、裂缝控制以及整体美观等方面要求，因此要求在超大面积混凝土整体地面施工时进行全方位、全过程质量控制，严格按照施工要求进行施工管理才能最终得到良好的施工效果。大面积混凝土浇筑高标准平整度指标直接影响着工程质量和工程使用品质，进而影响到施工方的声誉。

早期的混凝土整平主要通过建筑工人手工整平，对施工工人的技术熟练度有极高的要求，且因为整平一直需要弯腰工作，对施工工人的体力和精力都是极大地消耗，一方面对工程最终的质量缺乏有效的量化控制，另一方面也难以保证施工工人持续高效率工作，施工进度也难以有效加快。

随着施工机械化程度的提高，手扶式整平机及座驾式整平机的问世实现了对纯手工整平的替代，施工人员在施工过程中可以实现站立作业，加快了施工速度同时还减轻了工人工作强度，但这两种机械化设备仍存在一定的问题，比如座驾式整平机的施工质量和工人的操作熟练度仍强相关，施工质量还是高度依赖工人素质；而手扶式整平机在进出场地的时候容易留下脚印，因此往往需要后续反复加工，徒增工作量。因此施工整平作业需要进一步提升机械化自动化的程度，进一步提高效率，进一步降低工人熟练度对施工质量的影响。

随着自主导航技术的普及化，结合自主导航技术的整平机机器人亟待转化为实际产品并在施工行业推广。整平机器人需自主导航、运动控制及新能源三项技术的引入，其中自主导航和运动控制技术，一方面保证了施工质量的无人干预及标准化，另一方面也节省了劳动力投入，提高了施工效率；此外新能源技术引入也进一步降低了能耗，符合国家节能减碳的大方向。

本产品完成产业化后，可极大地提高施工企业的整平效率，保证整平作业的施工质量，同时降低工地整体碳排放，为全市智慧工地建设助力。

需解决的主要技术难题

自主导航、运动控制、新能源都是已经逐步成熟并产业化的技术，本项目开发目的在于有效整合这三项技术并针对施工行业形成可量产的产品，具体研究内容包括：

（1）激光定位和地图创建

此技术是运动物体根据3D激光雷达的信息，一边计算自身位置、一边构建环境地图的过程，解决机器人等在未知环境下运动时的定位与地图构建问题，从而自动构建起施工现场地图。

（2）路径自动规划

此技术是指,在具有障碍物的环境中,机器人按照一定的评价标准,寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径。机器人可以根据之前建立的施工现场地图自动形成工作路径，并自主导航完成移动。

（3）运动控制技术

此技术是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。基于整平机器人主要解决通过内置传感器和地图定位在整平作业中实现稳定的机器人位姿，平稳的控制机器人的运行，并达成施工作业的整平标准。

（4）新能源驱动

使用锂电池作为整平机器人的动力来源，替换传统的燃油引擎，通过电力驱动方式实现零排放，符合低碳减排的国家政策，同时也通过锂电减轻设备的整体质量，方便日常的搬运，并更好地保证施工质量。

期望实现的主要技术目标

1移动方式采用双轮差速运动，可前进，左右拐弯100%实现目标功能
2导航采用slam+惯性导航的混合导航方式100%实现目标功能
3移动速度不低于0.5m/s
4激光避障，提供急停按钮100%实现目标功能
5爬坡能力不低于15度
6移动精度1、室外小于1米2、停止精度小于20cm
7锂电动力1、采用48V电压2、续航时间不小于半小时

需求解析

解析单位：河北省保定市 解析时间：2024-03-22

涂媛

保定市知识产权协会

部长

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题: 自主导航、运动控制、新能源都是已经逐步成熟并产业化的技术，本项目开发目的在于有效整合这三项技术并针对施工行业形成可量产的产品，具体研究内容包括： （1）激光定位和地图创建 此技术是运动物体根据3D激光雷达的信息，一边计算自身位置、一边构建环境地图的过程，解决机器人等在未知环境下运动时的定位与地图构建问题，从而自动构建起施工现场地图。 （2）路径自动规划 此技术是指,在具有障碍物的环境中,机器人按照一定的评价标准,寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径。机器人可以根据之前建立的施工现场地图自动形成工作路径，并自主导航完成移动。 （3）运动控制技术 此技术是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。基于整平机器人主要解决通过内置传感器和地图定位在整平作业中实现稳定的机器人位姿，平稳的控制机器人的运行，并达成施工作业的整平标准。

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