随着建筑工业化的推进,建筑自动化和智能化正快速发展。作为建筑工业化的重要装备,建筑机器人在建筑领域的各个环节得到研发和应用,如砌墙机器人、钢筋捆扎机器人、墙面喷涂机器人、构件安装机器人、建筑测量机器人、瓷砖铺贴机器人、大型地面找平机器人等。由于施工环境的复杂性,目前应用于住宅等较小面积的地面找平机器人较少,尤其是在国家要求开发商精装修交房的前提下,小型地面找平机器人的需求更加迫切。本文在实验室前期瓷砖铺贴机器人、第一代地面找平机器人等建筑机器人研究的基础上,进一步对地面找平机器人机理及核心整平机构部件进行研究,深入研究其找平机理并进行关键结构优化设计等。经找平机器人处理的地面,无需进行地面精装修就可直接用于瓷砖铺贴、木地板铺贴或其它形式的地面铺贴等施工。建筑小型地面找平机器人的研究对促进建筑工业化,提升建筑施工自动化水平具有十分重要的意义。在充分研究国内外找平机器人资料基础上,确定了整平机构的样机方案。针对室内建筑施工对地面找平机器人的要求,考虑找平施工质量指标呈现的多层面、多环节的特点,提出一种基于模糊层次分析法评价地面找平机器人设计方案选择的新方法;建立了多指标体系的结构模型评价方法;然后依据问卷专家库数据得到各个层次指标间的权重矩阵,引入模糊评价方法确定各个层次指标间的模糊评价关系;最后,将层次权重矩阵和模糊评价矩阵进行合成运算,得出综合模糊评价向量。在比较不同方案在同一准则层、不同子准则层的表现排序原因的基础上,进一步比较不同方案在全部评价指标下的最优解,进而从四个候选方案中求得门式结构的找平机器人方案是适用于较小建筑面积的地面找平样机的最佳方案。在确定整平机构样机方案后,在实验室完成样机制作。根据样机找平施工原理,对半干水泥砂浆进行力学分析,找出原始样机整平机构的设计缺陷并提出倾角圆台结构、倾角齿形结构和倾角叶轮结构三个优化方案,进一步绘制三维模型图。结合伺服电机驱动的地面找平机器人系统特殊条件下的振动特性,对新提出的三种整平机构方案和原始样机方案进行模态分析,得出各个方案的前五阶模态,分析比较了各个方案的固有频率和振型。引入EDEM离散元仿真软件对半干水泥砂浆进行建模,导入整平机构的三维模型,并对整平机构的运动参数进行设置,完成原始样机整平机构方案和新提出的三种优化整平机构方案的找平效果仿真,结果表明倾角圆台结构和倾角齿形结构的整平机构找平效果较好。最后本文借助3D打印技术,完成整平机构不同端部整平结构件的制作,对不同整平机构的地面找平效果在相同的工况环境下进行试验验证。试验结果表明了理论分析和仿真分析结果的正确性,改进样机将采用优化后的倾角圆台结构和倾角齿形结构。