一种多功能房屋装修辅助机器人的结构设计与仿真
江 西 理 工 大 学
本 科 毕 业 设 计（论文）
题 目：一种多功能房屋装修辅助机器人的结构设计与仿
真
专题题目：
时间：
文献综述
随着建筑行业智能化转型加速，房屋装修领域正面临着效率提升与质量优化的双
重挑战。传统装修模式依赖人工操作，存在劳动强度大、工艺标准化程度低等问题。
以广州 ST 项目为例，精装修阶段采用建筑机器人后，墙面平整度误差控制在±1mm 以
内，较人工操作精度提升 60%，但该案例同时暴露出设备移动路径规划不足导致的施
工周期延长问题[3]。这种矛盾现象折射出智能装修设备研发需要兼顾精度与效率的特
性。
在技术路径发展方面，国内外呈现出差异化演进格局。德国 KUKA 公司开发的砌墙
机器人采用六轴机械臂结构，单日砌筑效率可达 800 块标准砖，但其 8.2 立方米的设
备体积限制在中小户型作业中的适用性[12]。相比之下，国内学者提出的改进多尺度
Retinex 算法，将墙体开槽定位误差降低至 3mm 以下，通过图像增强技术有效解决了强
光环境下的视觉干扰难题[4]。这种技术路线的分野反映出欧洲注重设备集成化，而中
国更聚焦特定工艺环节的突破。
模块化设计理念正在重塑装修机器人的研发范式。上海三林滨江项目采用数字化
建造平台，实现装修构件误差率控制在 0.5‰以下，其核心在于将BIM 模型与机器人运
动轨迹进行实时校核[7]。这种数字孪生技术的应用，使得 3D 打印蛋白基机械结构在实
验室环境下展现出 0.1mm 级运动精度，但当面临施工现场的震动干扰时，其稳定性骤
降 42%[21]。这种理想环境与真实场景的效能落差，提示着仿真模型需要纳入更多现实
扰动变量。
智能建造技术的渗透正在重构产业链生态。兰州奥体中心建设中，BIM 技术实现
钢结构安装误差小于2mm，但设备采购成本占总预算比例达到18%，暴露出技术投入与
经济效益的平衡难题[28]。值得注意的是，木塑板材模块化设计使商业空间改造成本降
低 35%，其成功关键在于将材料特性与机器人加工参数进行匹配优化[11]。这种材料-设
备-工艺的系统性创新，可能成为突破当前技术瓶颈的有效路径。
当前研究存在三个显著趋势：一是操作终端向多功能集成发展，如地面找平机器
人通过模糊层次分析法优化后，单台设备可完成找平、研磨、检测等工序，综合效率
提升 25%[13]；二是感知系统向多模态融合演进，DeepTag 系统的室内导航标记识别率达
到 98.7%，但实际应用中受粉尘干扰识别率下降至 76%[8]；三是控制架构向分布式智能
转变，某银行保管箱控制系统通过分布式节点设计，将故障响应时间缩短至 200ms 级
[15]。这些技术进步的背后，隐藏着标准化缺失导致的系统兼容性问题。
技术推广面临的非技术性障碍不容忽视。极地科考装备研发经验表明，极端环境
下的设备可靠性要求比常规场景提高4-6倍，但相关技术转化至民用领域存在成本放
大的困境[14]。邮轮内装工程中，美学设计要求与设备作业精度间的矛盾导致设计变更
率高达 37%，这提示着人机协作模式需要建立新的评价体系[37]。这些实践中的教训表
明，智能装修设备的普及不仅需要技术创新，更需要行业标准的同步完善。
未来研究可能沿着三个维度深化：在材料适配方面，新型木结构模块化建筑中，
材料含水率变化导致 2.3mm 级尺寸偏差，需要开发具有环境自适应能力的夹持机构
[22]；在人机交互层面，虚拟现实展示技术使设计修改成本降低 40%，但如何实现虚拟
指令与物理设备的无缝对接仍需突破[9]；在可持续性维度，装饰废弃物智能分拣系统
识别准确率达 89%，若与拆解机器人联动可提升资源再利用率至 75%以上[31]。这些方向
的发展将取决于机械设计、人工智能、材料科学等多学科交叉创新的深度。
摘要
随着房屋装修行业人工成本上升与效率不足等问题日益突出，开发高效、智能的
辅助设备成为行业重要需求。本文针对多功能房屋装修辅助机器人展开研究，通过分
析装修任务需求，结合模块化设计方法，提出了一种包含移动机构、多自由度操作臂
及多功能末端执行器的机器人结构方案。基于静力学与运动学理论，完成了关键部件
的参数设计与优化，并采用有限元仿真和动力学模拟验证其结构稳定性与运动性能。
研究发现，所设计的机器人能够适应墙面处理、材料搬运等多种任务，其模块化结构
支持快速功能切换，仿真结果表明，机器人在典型工况下的定位精度误差小于1.5毫
米，负载能力达 10 公斤，满足实际装修需求。优化后的移动机构可跨越 5厘米障碍物，
适应复杂施工环境。研究证明，该机器人设计能够有效提升装修效率并降低劳动强度，
为智能化装修设备开发提供了理论参考与实践依据。
关键词： 多功能房屋装修辅助机器人, 结构设计, 运动学仿真, 模块化设计, 动力学
优化
Abstract
Summary
With the increasing labor costs and insufficient efficiency in the housing decoration
industry becoming increasingly prominent, developing efficient and intelligent auxiliary
equipment has become an important demand in the industry. This paper conducts research on
multifunctional house decoration auxiliary robots. By analyzing the needs of decoration tasks
and combining with modular design methods, a robot structure scheme including mobile
mechanisms, multi-degree-of-freedom operating arms and multi-functional end effectors are
proposed. Based on static and kinematic theory, the parameter design and optimization of key
components were completed, and finite element simulation and dynamic simulation were
used to verify their structural stability and motion performance. The research found that the
designed robot can adapt to various tasks such as wall processing and material handling, and
its modular structure supports rapid function switching. The simulation results show that the
positioning accuracy error of the robot under typical operating conditions is less than 1.5 mm
and the load capacity reaches 10 kilograms, meeting the actual decoration needs. In addition,
the optimized mobile mechanism can cross 5 cm obstacles and adapt to complex construction
environments. Research has proved that the robot design can effectively improve decoration
efficiency and reduce labor intensity, providing theoretical reference and practical basis for
the development of intelligent decoration equipment.
Keywords ：Multifunctional house decoration auxiliary robot, structural design,
kinematic simulation, modular design, dynamic optimization
摘要：
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江西理工大学本科毕业设计（论文）题目：一种多功能房屋装修辅助机器人的结构设计与仿真专题题目：时间：文献综述随着建筑行业智能化转型加速，房屋装修领域正面临着效率提升与质量优化的双重挑战。传统装修模式依赖人工操作，存在劳动强度大、工艺标准化程度低等问题。以广州ST项目为例，精装修阶段采用建筑机器人后，墙面平整度误差控制在±1mm以内，较人工操作精度提升60%，但该案例同时暴露出设备移动路径规划不足导致的施工周期延长问题[3]。这种矛盾现象折射出智能装修设备研发需要兼顾精度与效率的特性。在技术路径发展方面，国内外呈现出差异化演进格局。德国KUKA公司开发的砌墙机器人采用六轴机械臂结构，单日砌筑效率可...
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作者：闻远设计
分类：课程设计课件资料
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时间：2025-11-11
