BR112020002099A2

BR112020002099A2 - sistema de construção automatizado e robotizado e método de construção

Info

Publication number: BR112020002099A2
Application number: BR112020002099-0A
Authority: BR
Inventors: Gérman Becerril Hernández
Original assignee: Gérman Becerril Hernández
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-08-04
Also published as: WO2019027311A1; KR20200052275A; US11585082B2; CN111542667A; EP3663473A1; US20200256051A1; SG11202000887UA; TW201910609A; MX2017009909A; TWI687576B; AU2018311245A1; MX2019011874A; AR113035A1; EA202090435A1; JP2020530080A; EP3663473A4; CL2020000274A1; CA3071573A1; CO2020001920A2

Abstract

A presente invenção fornece um sistema e método automatizados para construção e montagem de paredes, pisos e tetos. O referido sistema compreende pelo menos um braço robótico, pelo menos uma ferramenta de garra de material, pelo menos um sistema deslizante, ascendente e rotativo e elementos de interconexão de macho e fêmea.

Description

“SISTEMA DE CONSTRUÇÃO AUTOMATIZADO E ROBOTIZADO E MÉTODO DE CONSTRUÇÃO” ÁREA DA INVENÇÃO

[0001]. A invenção presente refere-se à área técnica de construção de edifícios. Mais particularmente, refere-se ao técnico de construção e montagem de paredes, pisos, tetos e escadas por sistemas automatizados com o uso de braços robóticos.

ESTADO DE ARTE

[0002]. A construção de espaços de vida, residências, casas, escritórios e outras estruturas tem uma herança antiga. No entanto, existem muitas dificuldades e problemas, entre elas, uma grande quantidade de mão de obra, força de trabalho ou trabalho físico é necessário, o que resulta em ser demasiado caro. Devido a isto, os resultados do esforço de construção são muitas vezes inconsistentes, visto que a aparência e a qualidade de uma estrutura podem variar de outra construída do mesmo design. Este último pode ser causado por diferenças nas habilidades, esforços, supervisão e técnicas empregadas por aqueles que trabalham nas estruturas.

[0003]. A construção também poderá causar desperdício de materiais; por exemplo, quando madeira é usada, os comprimentos padrão devem geralmente ser cortados para ir de encontro com os requisitos de design, resultando em desperdício de madeira.

[0004]. Similarmente, a construção que utiliza mão de obra também pode demorar muito tempo, exigindo meses, ou até anos para ser concluída. Igualmente, a construção é uma atividade perigosa devido a acidentes graves e fatais.

[0005]. A construção convencional de edifícios normalmente compreende três sistemas e métodos principais: (1) construção da calha, (2) construção de blocos de betão, e (3) construção de painéis de betão. O Sistema de construção da calha requer carpinteiros qualificados para montar peças e cortar madeira de acordo com desenhos estruturais que requerem interpretação especializada. O sistema de construção de blocos de betão é uma técnica lenta para colocá-los no lugar e requer um grande número de pedreiros qualificados para executá-lo de forma eficaz. Em que o perímetro de uma unidade de alojamento é constituído por blocos de betão dispostos de forma estruturalmente sólida. O sistema de construção de painéis de betão, em que os painéis pré-fabricados são colocados contra ou em conjunto com um sistema de estrutura, requer equipamentos pesados para levantar e colocar os painéis de betão, bem como uma força de trabalho qualificada para construir a estrutura que fornece o padrão de estrutura para os painéis.

[0006]. Consequentemente, o desenvolvimento de sistemas de construção melhores para unidades de habitação ou residências ou locais de vida de baixo custo, eficientes e fáceis de construir foi atrasado ou interrompido pela necessidade de mão de obra ou força de trabalho qualificada para montar os componentes precisos para a unidade de habitação. Em muitos locais, a mão-de-obra qualificada é limitada e/ou proibitivamente cara, o que restringiu a capacidade de construir unidades habitacionais em massa de baixo custo, particularmente em países subdesenvolvidos. Outros problemas atuais relacionados à tecnologia na construção de edifícios incluem a necessidade de construir unidades de habitação a baixo custo e rapidamente, a capacidade de construir unidades habitacionais com uma construção resistente que não exija muita manutenção, sendo estruturalmente forte, e fornecendo o isolamento desejado dos elementos. Assim, em muitos países, as aspirações para modernizar unidades habitacionais diminuíram lentamente.

[0007]. Além disso, os métodos de construção atuais geralmente dependem de estruturas de calhas de aço com isolamento pulverizado ou colocadas na parte interna da calha ou parede. Esta situação não é tão eficiente quanto possível porque o calor pode ser conduzido das superfícies da parede diretamente para os elementos da estrutura, impedindo o isolamento ao redor. A provisão de isolamento externo, por exemplo, o isolamento colocado na parte externa da calha pode ser útil, mas até à data não houve um método confiável para aplicar o referido isolamento. Além disso, isolamento colocado apenas externamente não fornecerá proteção suficiente contra o calor e o frio e, portanto, o isolamento por spray ou rolo ainda precisará de ser aplicado na parede interna. Assim, a construção pode se tornar cara, complicada e trabalhosa.

[0008]. Neste sentido, novas formas de construção de edifícios foram divulgadas. Por exemplo, Patente U.S. No. 7,641,461 B2 divulga um sistema robótico para construção automatizada de edifícios, como escritórios e edifícios residenciais. O referido sistema compreende um robô de pórtico móvel, incluindo uma viga suspensa que se estende entre, e suportada por, pelo menos dois membros laterais deslizáveis montados num par de trilhos; uma montagem ligada de forma móvel à viga aérea do robô de pórtico e configurado para expulsar material através de uma saída; e um controlador de posição configurado para controlar a posição e o movimento do robô de pórtico e da montagem de bico; em que o sistema robótico está configurado para pousar numa superfície em que o controlador de posição compreende um sensor de posição configurado para detetar a posição da montagem do bico em relação à vários locais na superfície, e um atuador configurado para mover controlativamente a montagem de bico para uma posição desejada, em resposta do sensor de posição.

[0009]. Além disso, a patente U.S. No. 9,151,046 B1 divulga um sistema automatizado de construção de edifícios. O referido sistema compreende uma base que compreende um corredor superior, um corredor inferior, o referido corredor superior e o referido corredor inferior são suportados e interconectados por um ou mais corredor transversais; uma seção de parede compreendendo uma estrutura, uma placa de parede e uma camada de betão em que a referida placa de parede é anexada a um lado externo da referida estrutura, a referida placa de parede fornecendo isolamento exterior e interior para o referido sistema, em que a referida camada de betão é fornecida na referida porção externa da referida placa de parede; em que o referido corredor de base é suportada por um rodapé base; a forma está configurada para receber e suportar um membro de estrutura externa inferior da referida estrutura da referida seção de parede; e em que a referida forma de base compreende pelo menos uma porção de uma estrutura de suporte que suporta a referida seção de parede.

[0010]. No entanto, há uma necessidade constante de sistemas que não envolvem muito equipamento de construção e que sejam económicos para as empresas de construção. A este respeito, a presente invenção fornece um sistema automatizado para a construção e montagem de paredes, tetos e escadas. O referido sistema compreende essencialmente de pelo menos um braço robótico e uma bancada automatizada sobre a qual são realizadas montagem e soldagem de estruturas de piso, parede, teto e escada, bem como sua montagem para formar uma estrutura como uma sala. Bem como outros elementos e aspetos que serão evidentes pela presente descrição.

BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS

[0011]. A figura 1 é uma vista isométrica de dois sistemas de construção divulgados na arte anterior. Em (A) sistema divulgado na Patente U.S. No. 7,641,461 B2 é mostrado, e (B) o sistema divulgado na Patente U.S. No. 9,151,046 B1 é mostrado.

[0012]. A Figura 2 é uma vista isométrica do sistema de construção automatizado e robotizado da presente invenção.

[0013]. A Figura 3 é uma vista isométrica de uma sala construída com o sistema da presente invenção.

[0014]. A Figura 4 é uma vista isométrica de um braço robótico a mostrar um tipo de ferramenta.

[0015]. A Figura 5 é uma vista isométrica de um braço robótico que ilustra outro tipo de ferramenta, uma de aperto, mostrando sua posição pronta e uma posição de aperto de um elemento construtivo em detalhes.

[0016]. A Figura 6 é uma vista isométrica do sistema de montagem entre paredes e piso, mostrando as suas peças e como elas são montadas em detalhe.

[0017]. A Figura 7 é uma vista isométrica do sistema deslizante, ascendente e rotativo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018]. A presente invenção refere-se a um sistema automatizado e robotizado de construção compreendendo: pelo menos um braço robótico programável (1, 2), com pelo menos três graus de liberdade, de preferência com seis graus de liberdade; pelo menos uma ferramenta (fixa) intercambiável ou não intercambiável (28),

[0019]. acoplado ao braço robótico programável, de modo que o braço robótico seja capaz de trocar ou não trocar a ferramenta sozinho, de acordo com à sua programação; uma pluralidade de materiais ou elementos de construção dispostos ao alcance do braço robótico para que ele possa identificar a sua posição e levantá-los; em que os referidos materiais ou elementos de construção estão numa posição predeterminada e compreendem: interligação de vigas cruzadas (7, 7º, 7”), e/ou painéis de chão pré-fabricados (3), e/ou painéis de teto pré-fabricados (12), e/ou painéis de parede pré-fabricados (11), e/ou portas, e/ou janelas, e/ou painéis de parede com portas ou janelas ou uma combinação dos mesmos, e/ou

[0020]. revestimentos para pavimentos, e/ou mobília de casa de banho, e/ou

[0021]. escadas pré-fabricadas, que pode ser agarrada por pelo menos uma ferramenta (28) e transportada pelo braço robótico; e em que pelo menos uma ferramenta é selecionada desde um dispositivo de soldagem, um dispositivo de garra e carregamento, um bico de selagem e/ou colagem e/ou combinações dos mesmos.

[0022]. O sistema de construção automatizado e robotizado incluiria uma plataforma deslizante e/ou rotativa (8) sobre a qual a construção será realizada, uma base rotativa e ascendente (9) junto à parte central inferior da plataforma (8), sensores de proximidade (5) de preferência disposto nos cantos da referida plataforma deslizante e/ou rotativa (8) e no braço robótico, sensores de peso e/ou posição (6) dispostos na parte inferior da referida plataforma deslizante e/ou rotativa (8), em que a referida base rotativa e ascendente (9), como pode ser melhor vista na Fig. 7, compreende uma estrutura inferior (9a) para pousar no chão, uma estrutura superior (9b) junto à referida plataforma (8), e um sistema ascendente (38) de preferência hidráulico ou pneumático, dispostos entre a referida estrutura inferior (9a) e a referida estrutura superior (9b) para elevar e/ou abaixar e/ou nivelar e/ou rodar a referida plataforma (8). Neste sentido, a plataforma é adaptada para subir verticalmente, por meio da base (9) isso inclui um sistema de movimento (38), e para rodar horizontalmente.

[0023]. O sistema compreende elementos de referência ou guia ou alinhamento (não ilustrados) organizados na área onde o edifício é desejado, o que permite ao braço robótico pegar os elementos de construção da sua posição predeterminada, alinhá-los e colocar os referidos elementos de construção na posição correta na construção.

[0024]. No sistema, a referida plataforma (8) está configurado para permitir que os elementos construtivos sejam colocados pelo referido braço robótico (1, 2) em posições predeterminadas da plataforma, permitindo assim a adequada colocação e montagem, desse modo a referida plataforma (8) é ainda fornecido com elementos de referência, guia ou alinhamento (não mostrados) para colocar os elementos construtivos sobre o mesmo.

[0025]. Além disso, a referida plataforma (8) permite a construção realizada diretamente na referida plataforma (8) ser virado, deslizado ou rodado pela referida plataforma (8) para que a construção possa ser realizada com as dimensões desejadas de largura e comprimento e, de seguida, colocada na sua posição final, uma vez finalizada, com a utilização de um guindaste.

[0026]. As ferramentas intercambiáveis usadas pelo sistema de construção automatizado e robotizado podem ser uma ferramenta de soldagem, uma ferramenta de garra e carregamento e/ou uma ferramenta de distribuição de selante, ou combinações das mesmas; a ferramenta (28) pode ser: uma ferramenta de garra e carregar e, neste caso, ser configurada para agarrar perfis estruturais (tubos ocos ou sólidos, quadrados, retangulares, poligonais ou redondos, vigas transversais, canais em "C", canais em "U", canais em "Z", PTR,IPR, perfis HSS, feitos de metal, plástico, madeira, fibra de carbono, alumínio, etc.) e pode segurar uma ou várias peças ao mesmo tempo e a ferramenta (28) pode ser eletrônica, elétrica, mecânica, hidráulica, pneumática, a vácuo ou uma combinação dos mesmos, da mesma forma a referida ferramenta (28) pode ser manual, semiautomática ou automática e pode agarrar, painéis de parede pré-moldados, painéis do tipo sheetrock, painéis Durock6, painéis W, painéis de gesso laminado, EPS, painéis de betão leve, painéis sanduíche, painéis AlucobondG&6, painéis de alumínio composto, paredes pré- moldadas, portas de acesso, janelas, bares, sanitários, lavabos, móveis de casa de banho, escadas pré-fabricadas, bem como peças de revestimento para pisos dos seguintes tipos: ladrilhos, pisos de cerâmica, porcelana, talaveras, tapetes, mármore, vinil, pedra, madeira, metal, betão, vidro, plástico, borracha, asfalto, calçada, adocreto, pedreira, resinas plásticas, etc.; uma ferramenta de dispensação de adesivo e/ou selante para aplicar agentes de ligação, como adesivos químicos de epóxi, acrilato, metacrilato, uretano, poliuretano, acrílico, silano, poliamida, resina fenólica, cianoacrilato, silicone, anaeróbio, termoplástico, elastômero, termofixo, borracha, tipos de adesivo de poliéster, hotmelt, plastisol, poliacrilato, cimento, pasta, azulejo; uma ferramenta com dispositivo de soldagem que pode ser de bi-pulso MIG, MIG-MAG, TIG, AC-TIG, MMA, MIG-MAG, FCAW, por gás, por arco, laser, fricção, ultrassom, solda por fusão, eletrodo, por resistência, imersão, arco tubular, soldagem por pinos, ponto, de parafusos, por hidrogênio, por carvão, por tipos de plasma ou qualquer outro tipo.

[0027]. A ferramenta de garra e carregamento compreenderia meios que cooperam com os meios dispostos nos elementos construtivos, para conseguir agarrar de forma adequada, os referidos meios nos elementos construtivos podem ser selecionados ou adaptados dependendo do tipo de elemento construtivo, de maneira magnética ou eletromagnética ou ventosas podem ser usados.

[0028]. Da mesma forma, o sistema de construção pode incluir uma faixa linear ou eixo linear, não ilustrado, sobre o qual pelo menos um braço robótico (1, 2) é montado de maneira deslizante, de modo que funcione como um eixo de deslocamento adicional do braço robótico, dando um grau adicional de liberdade aos braços robóticos que estão instalados nos mesmos.

[0029]. A pluralidade de materiais de construção compreende vigas transversais de interconexão (7) com conectores fêmeas (4), vigas transversais de interconexão de piso ou parede (7', 7") com conectores machos (10) a serem montadas com as referidas vigas transversais de interconexão com conectores fêmeas (4), pisos pré-fabricados (3), tetos pré- fabricados (12), paredes pré-fabricadas com janela (13), paredes pré-fabricadas sem janela ou porta (11) e/ou paredes pré-fabricadas com porta (13').

[0030]. Cada elemento construtivo possui elementos complementares de referência, guia ou alinhamento (não ilustrados), de modo que a instalação correta possa ser realizada com os referidos elementos de referência, guia ou alinhamento que estão na superfície de trabalho ou na plataforma (8) e que são usados pelo braço robótico para uma instalação correta.

[0031]. Como pode ser visto melhor na Figura 6, os ditos conectores fêmeas (4) das referidas vigas transversais de interconexão (7), mostradas em B, compreende um corpo alongado (34), um espaço (37) ou soquete, de preferência cônico, com saliências de conjunto externo (35), de preferência na forma de alongamentos de cunha e batente ou exterior saliências (36), dispostas abaixo e longe das saliências de montagem (35). Os conectores machos (10) do referido piso ou parede com vigas transversais interconectadas (7, 7'), mostrado em A, compreende um corpo alongado (31) para caber no corpo fêmea e uma estrutura de montagem (32) com orifícios de montagem (33) para receber e prender as referidas saliências de montagem (35) do conector fêmea, de modo que o referido conector macho (10) encaixe o referido conector fêmea (4), obtendo interconexão e fixação entre macho e fêmea. Como pode ser melhor observado em C, a referida estrutura de montagem (32) compreende línguas ou abas ou garras, que podem ser elásticas ou semirrígidas, que agarram e seguram o corpo (34) do conector fêmea (4) permitindo as referidas saliências de montagem (35) a serem presas pelos referidos orifícios de montagem (33) do referido conector macho (10), quando for feita a lingueta e ranhura (encaixe), os alongamentos de paragem (36) permitindo o estabelecimento da viga transversal, impedindo assim o deslocamento indesejado.

[0032]. O referido pelo menos um braço robótico inclui uma articulação superior (15, 23) que aciona de forma articulada uma extremidade robótica superior (14, 22) com uma extremidade robótica inferior (16, 24), uma articulação inferior (17, 25) que conecta articuladamente com uma base (18, 26) com a referida extremidade robótica inferior (16, 24), em que a referida pelo menos uma ferramenta (19, 28) é disposta de forma desmontável numa extremidade de uma junta superior ou pulso do braço. Um sistema de sensor de proximidade (20), dispostos no referido pelo menos um braço robótico, permite que o braço robótico (1, 2) para

[0033]. determinar a posição dos elementos de construção e aproximar-se da posição predeterminada dos mesmos para buscá- los e trazê-los para o local da construção enquanto colocando na posição de construção desejada.

[0034]. Quando o referido braço robótico levanta um elemento de construção

[0035]. ele executará uma operação de verificação ou alinhamento para que o elemento construtivo possa ser colocado na posição de construção correta e desejada. De maneira, um alinhador pode ser usado em que o referido braço robótico trará o elemento construtivo para colocá-lo numa posição predefinida para posterior transferência e colocação no edifício.

[0036]. Alternativamente, o sistema de construção automatizado e robotizado da presente invenção utiliza preferencialmente dois braços robóticos (1, 2) trabalhando em coordenação por meio de programação.

MELHOR METODO DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[0037]. Um método de construção automatizado e robotizado, que utiliza o sistema de construção da presente invenção compreende as seguintes etapas:

[0038]. a.- Pelo menos um braço robótico programável (1, 2) identifica pelo menos uma ferramenta (28) a ser necessária de acordo com a sua programação, coloca automaticamente a dita ferramenta tirando-a de uma posição predeterminada, levanta uma viga cruzada de interconexão de piso (7) com conectores fêmea (4) e coloca-a na superfície de construção ou na plataforma deslizante e/ou rotativa (8).

[0039]. b.- Pelo menos um braço robótico (1, 2) prossegue a levantar e transferir as vigas de interconexão de piso necessárias com conectores fêmeas (4) para a superfície ou plataforma de construção para formar uma estrutura inferior.

[0040]. c.- O dito braço robótico (1, 2) prossegue a carregar, transferir e colocar um painel de piso pré-moldado (3) na estrutura; se essa operação exigir uma troca de ferramenta, ela será automaticamente executada previamente.

[0041]. d.- Uma vez que a estrutura do piso e o piso foram colocados, o referido braço robótico muda a dita ferramenta (28) para uma ferramenta de fixação, por exemplo, uma ferramenta de soldagem (19) e passa a soldar as juntas entre as vigas transversais, juntando ou unindo a estrutura inferior ou de piso.

[0042]. e.- Dito que pelo menos um braço robótico muda a sua ferramenta para uma ferramenta de garra, se necessário, carrega e transfere vigas de interconexão de parede (7', 7") com conectores macho (10) para formar as paredes, acionando os referidos conectores macho (10) com referidos conectores fêmea (4) da estrutura inferior ou do piso.

[0043]. f.- Dito pelo menos um braço robótico de carregamento transfere painéis de parede pré-moldados (11), com janela (13), com porta (13') ou sem eles, organizando-os entre as ditas vigas de interconexão (7) com conectores macho (10), se esta operação requer uma troca de ferramenta, é automaticamente executada previamente.

[0044]. g.- Dito que pelo menos um braço robótico muda e coloca a ferramenta predeterminada no mesmo e começará a arranjar, juntar ou unir as ditas vigas de interconexão aos conectores macho de acordo com a programação estabelecida pelos sensores de proximidade e localização, preferencialmente esta conexão é feita por soldagem, mas pode ser feita por adesivos e/ou parafusos e/ou rebites e/ou pregos e/ou agrafos e/ou amarração, de acordo com o elemento construtivo ou o projeto do edifício.

[0045]. h.- Essa ação continuará até que uma sala ou espaço com pisos e paredes ou uma seção dela seja formada.

[0046]. i.- Dito que pelo menos um braço robótico transfere peças de revestimento de piso, ou uma de cada vez ou várias ao mesmo tempo, aplica um agente adesivo nas peças pela ferramenta distribuidora e coloca as peças nos painéis de piso pré-moldado.

[0047]. j.- Dito que pelo menos um braço robótico transfere vigas cruzadas de interconexão de teto com conectores fêmea (4) juntando-as à extremidade superior das vigas cruzadas de parede de interconexão com conectores macho (10) formando uma estrutura superior ou de teto, se esta operação exigir uma troca de ferramenta, é automaticamente executada previamente.

[0048]. k.- Pelo menos um braço robótico referido agarra e transfere os painéis de teto pré-moldados (12) e coloca-os na estrutura superior ou no teto, se esta operação exigir uma troca de ferramenta, ela será automaticamente executada previamente.

[0049]. |.- Uma vez colocada a estrutura superior e o teto, o referido braço robótico passa a juntar ou unir ou fixar as vigas transversais de interconexão; de preferência, essa união é feita por qualquer tipo de soldagem, mas pode ser feito usando adesivos, parafusos, rebites, pregos, agrafos, amarração ou uma combinação dos mesmos.

[0050]. m.- Pelo menos um braço robótico referido agarra seções pré-moldadas da escada e coloca-as na estrutura que está a ser construída, em posições predefinidas e por meio de elementos guia, até que um bloco completo da escada seja formado, unido à estrutura previamente feita com as vigas transversais, se esta operação exigir uma troca de ferramenta, ela é automaticamente executada previamente.

[0051]. Se necessário, os móveis da casa de banho são colocados ou os móveis necessários de acordo com o projeto, usando o braço robótico.

[0052]. n.- Assim que os pisos, paredes e tetos foram montados, pelo menos um braço robótico referido prossegue a selar as juntas entre esses elementos usando a ferramenta de distribuição de selante; se essa operação exigir uma troca de ferramenta, ela é automaticamente executada previamente.

[0053]. o.- Quando o edifício é montado, pelo menos um guindaste ou empilhadora é usado para colocar o edifício construído na sua localização final.

[0054]. p.- As sequências de montagem acima podem ser realizadas preferencialmente com pelo menos um braço robótico, mas também podem ser realizadas com dois ou mais braços robóticos.

[0055]. Cada vez que o referido braço robótico (1, 2) levanta um elemento de construção da sua posição predeterminada, ele verifica o alinhamento ou executa uma ação de alinhamento do elemento de construção, de modo a trazer o referido elemento de construção para a sua posição de instalação.

[0056]. A plataforma (8) permite que o(s) braço(s) robótico(os) construa(m) seções da sala, permitindo que a peça previamente construída seja movida ou rodada, de modo a montar elementos mais construtivos até alcançar a construção final.

[0057]. Como os elementos de construção estão dispostos numa posição predefinida, não é necessário ter elementos de identificação muito complexos para os elementos de construção; no entanto, além dos sensores de proximidade, um programa de reconhecimento gráfico ou outros elementos de identificação podem ser usados.

[0058]. Como pode ser visto, à presente invenção fornece um sistema de construção e montagem de edifícios com pisos, paredes e tetos, o que, por sua vez, permite a colocação de diferentes elementos, como móveis e escadas de casa de banho, bem como revestimentos de piso.

[0059]. É necessário destacar que o referido sistema é projetado para construir e montar pisos, paredes, tetos e escadas de qualquer tamanho. Deve ser entendido que os materiais e tamanhos dos diferentes componentes não devem limitar a invenção; isto é, o tamanho dos braços robóticos e da plataforma não irá limitar a invenção. Da mesma forma, os sensores de proximidade, localização e peso podem ser de qualquer tipo de marca e design, desde que satisfaçam as funções mínimas do sistema. Da mesma forma, o sistema de soldagem, aparafusamento, agrafamento, amarração, pregagem ou rebitagem do braço robótico pode variar em tipo e material, de acordo com os requisitos do usuário; portanto, cada braço robótico pode variar de acordo com as necessidades de cada um.

[0060]. Esse sistema realiza a construção e montagem, de pisos, paredes ou tetos, conforme necessário. O braço robótico de carregamento e montagem (2) levanta uma viga interconectada (7) e coloca-a na plataforma deslizante e rotativa. Uma vez colocado, passa a transferir as vigas transversais de interconexão do próximo andar (7) para a plataforma (8) Ou para a área de construção para formar uma estrutura de piso inferior usando os sensores de proximidade (5) localizados na área de construção ou, se apropriado, na plataforma (8) e o braço robótico de carregamento e montagem (2). Subsequentemente, o mesmo braço robótico passa a carregar, transferir e colocar pelo menos um painel de piso pré-moldado (3) na estrutura.

[0061]. Após a colocação da estrutura inferior e do piso, por exemplo, um braço de soldagem robótico (1) prossegue para soldar as juntas entre as vigas transversais de interconexão ou fixá-las por outros meios adequados. Do mesmo modo que o braço robótico de carregamento e montagem (2), o referido braço robótico de soldagem desempenha a sua função devido ao facto de estar programado para o reconhecimento de vigas transversais de interconexão por meio de sensores de proximidade. Deve ser notado as vigas transversais de interconexão do piso (7) transportam uma série de conectores fêmea (4) localizados em várias partes do mesmo.

[0062]. Após a montagem do piso, o sistema é programado para que o braço de carregamento robótico (2) transfira novamente as vigas de interconexão da parede (7' ou 7") para agora colocá-los como vigas de parede, formando uma moldura de parede. Neste sentido, a plataforma (8) é adaptada para subir verticalmente por meio de uma base (9) incluindo uma série de tesouras pneumáticas (38) e para rodar horizontalmente (conforme ilustrado pelas setas na Figura 7). Assim, o braço robótico de carregamento e montagem (2) continuará a colocar as vigas de interconexão (7' ou 7"). Uma vez montada cada estrutura de parede com sua respetiva parede pré-fabricada, com janela (13), com porta (13”), ou sem elas (11),

[0063]. o braço de soldagem robótico (1) começará a soldar as vigas interconectadas de acordo com a programação estabelecida pelos sensores de proximidade e peso (5), (6). Deve-se notar que a viga de interconexão da parede inferior (7") é formada por uma série de conectores macho (10) localizados em várias partes do mesmo. Estes conectores são inseridos nas suas contrapartes (conectores fêmea (4), localizados nas vigas transversais de interconexão do piso (7). Uma vez terminada a construção e montagem da primeira parede, o braço robótico passa a montar a segunda parede e realiza a junção, fixação ou união da mesma, por exemplo, por soldagem. Essa ação continuará até que uma sala ou sala com teto seja formada. Por meio da plataforma (8), a construção pode ser feita nela rodando ou deslizando a referida construção, de modo que as peças construídas ou as seções já construídas do piso, parede e teto possam ser rodadas e/ou deslizadas, de modo a que a construção continue próxima dessas seções usando o mesmo procedimento.

[0064]. Deve ser notado que o comprimento da parede, do piso e do teto pode variar de acordo com as necessidades do usuário. Da mesma forma, a união entre as diferentes paredes pode ser realizada manualmente ou automaticamente, usando solda, adesivos, parafusos ou rebites. Assim, a junção não está limitada a uma forma particular. Do mesmo modo da a união entre as paredes e pisos, a junção entre paredes e tetos é realizado por meio da interconexão entre um conector macho (10) e um conector fêmea (4).

[0065]. Os braços robóticos que compõem o sistema da presente invenção têm características básicas. Por exemplo, um braço robótico tem seis graus de liberdade, mas pode ter um grau adicional de liberdade, ou seja, sete, devido à colocação num trilho, isso significa que tem a capacidade de avançar/retroceder, para cima/baixo, esquerda/direita (translação em três eixos perpendiculares), combinada com a rotação em três eixos perpendiculares (guinada, inclinação, rotação) e translação. Em um, o braço tem uma extremidade robótica superior (14), que está conectado a uma extremidade inferior (16) por meio de uma junta (15); por sua parte oposta à união da referida junta, a extremidade superior é unida a um dispositivo de soldagem (19), que tem a função de soldar como extremidades das vigas transversais de interconexão (7, 7', 7"). Considerando que a extremidade inferior do braço robótico está junto a uma base (18) por uma articulação inferior (17). É de vital importância que o referido braço robótico compreenda um sistema de sensor de proximidade (20) que é complementar ao sistema de sensor de proximidade (5) presente na plataforma deslizante e rotativa. O referido dispositivo de soldagem possui os dispositivos comuns para soldagem, entre eles estão as pontas de soldagem (21).

[0066]. Do mesmo modo, em uma modalidade preferida, o braço robótico de carregamento e montagem tem seis graus de liberdade, ou seja, tem a capacidade de avançar/retroceder, para cima/baixo, esquerda/direita (translação em três eixos perpendiculares), combinada com à rotação em três eixos perpendiculares eixos (guinada, passo, rotação). Como pode ser visto na Figura 5, possui uma extremidade robótica superior (22), que é conectada a uma extremidade inferior (24) por uma articulação (23); por sua parte oposta à união à referida junta, a extremidade superior é unida a um dispositivo de carregamento e montagem (27) que tem a função de transferir e montar as extremidades das referidas vigas transversais de interconexão (7). Enquanto a extremidade inferior do braço robótico é unida a uma base (26) por uma articulação inferior (25). É de vital importância que o referido braço robótico compreenda um sistema de sensor de proximidade que seja complementar ao sistema de sensor de proximidade (5) presente na plataforma deslizante e rotativa (8). O dispositivo de carregamento e montagem possui uma garra de carregamento e montagem (28) que opera por um motor (29) e uma junta de garra (30) que permite controlo de movimento total.

[0067]. Por outro lado, o sistema que permite a montagem entre paredes e pisos, e paredes e tetos, é baseado num sistema de conexão de macho e fêmea (de encaixe). Os componentes do referido sistema são os referidos conectores fêmea (4) e os referidos conectores macho (10). Na Fig. 6, cada um dos referidos conectores é mostrado. Em A, o conector macho (10) é mostrado, em B, o conector fêmea (4) é mostrado e em C, a sua montagem é mostrada. O conector macho compreende um corpo em forma de prisma oco de base quadrada (31) que possui, em pelo menos duas das suas faces adjacentes, estruturas de montagem respetivas (32) na forma de abas retangulares, línguas ou garras que possuem um orifício (33) nas extremidades inferiores. Enquanto que o conector fêmea (4) também compreende um corpo em forma de prisma de base quadrada (34) que tem, em pelo menos duas das suas faces adjacentes, estruturas de montagem respetivas (35) que serão alojadas dentro dos orifícios (33) para fortalecer a montagem. Abaixo de cada estrutura de montagem (35), existem dois alongamentos ou pilares em forma de prisma de base quadrada (36) que têm a função de servir como pilares das vigas transversais e das abas, línguas ou garras, uma vez formadas na montagem macho e fêmea.

[0068]. Finalmente, a plataforma deslizante e/ou rotativa (8) do sistema consiste numa plataforma de forma retangular ou quadrada, dependendo das necessidades do utilizador, que tem a função de rodar, deslizar ou ascender conforme necessário. A plataforma pode consistir em uma faixa mecânica ou qualquer outro dispositivo que permita o deslizamento. De forma de exemplo, a plataforma pode consistir em um sistema de rolos (8') que pode rodar em torno de si de acordo com uma programação predefinida por um sistema de motores interconectados aos referidos rolos. Os referidos rolos podem estar numa segunda plataforma. A plataforma possui duas séries de sensores, os sensores de proximidade (5) e os sensores de peso (6). Os referidos sensores são dispostos de maneira a permitir o controlo automático da proximidade com os braços robóticos.

[0069]. Como foi mencionado, a plataforma (8) permite que a construção seja movida, uma vez concluída uma secção, a plataforma precisa ser rodada para continuar a construir as restantes peças. O sistema de rotação é realizado por uma base composta por duas estruturas automaticamente montadas, colocadas umas sobre as outras. Como exemplo, a Figura 7 mostra que a referida estrutura (9) consiste em duas estruturas cilíndricas colocadas umas sobre as outras (9a e 9b) que, por meio de um motor, permitem o movimento circular da estrutura superior. Uma vez que a referida base está interligada à plataforma, a rotação resultará no movimento circular da plataforma como um todo. Para realizar a ação de elevar a plataforma, a base contém uma série de tesouras pneumáticas que, devido à sua programação, podem realizar a ação em qualquer ângulo de elevação. Cada tesoura é organizada no interior da base de maneira programada.

[0070]. O sistema de construção automatizado e robotizado pode ser instalado numa plataforma móvel que permite a sua movimentação em qualquer lugar. Da mesma forma, os materiais de construção são dispostos numa plataforma em que estão disponíveis para serem retirados de sua posição predeterminada.

DECLARAÇÕES

1. Um sistema de construção automatizado e robotizado que inclui: pelo menos um braço robótico programável; pelo menos uma ferramenta de junção ao braço robótico programável, uma pluralidade de materiais de construção dispostos numa posição predeterminada, de modo que o braço robótico programável identifique o seu arranjo e possa buscá-los; em que os referidos materiais de construção são selecionados a partir de pelo menos vigas cruzadas interconectadas, pisos pré-moldados, tetos pré-moldados, paredes pré- moldadas e/ou escadas pré-moldadas, que podem ser agarradas pela referida pelo menos uma ferramenta e transportadas pelo braço robótico; e pelo menos uma ferramenta é selecionada a partir de um dispositivo de soldagem, um dispositivo de garra e carregamento, uma ferramenta ou sistema de vedação e/ou colagem e/ou combinações dos mesmos.

2. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, compreendendo uma plataforma deslizante, ascendente ou rotativa sobre a qual a construção e/ou montagem é realizada, compreendendo sensores de proximidade.

3. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 2, caracterizado pelo facto de que a referida plataforma deslizante, ascendente ou rotativa compreende sensores de proximidade e sensores de posição.

4. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 3, caracterizado pelo facto de que a referida plataforma deslizante, ascendente ou rotativa compreende uma base rotativa e ascendente formada por uma estrutura inferior, uma estrutura superior unida à plataforma e um sistema ascendente.

5. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que pelo menos uma ferramenta é substituível pelo robô de acordo com a programação do mesmo, de modo que o braço robótico programável seja capaz de trocar e selecionar a ferramenta sozinha de acordo com as necessidades do projeto de construção.

6. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, em que a ferramenta de garra e carregamento compreende meios que cooperam com ela para poder agarrar materiais de construção que compreendem meios complementares aos meios da ferramenta, de modo que a ferramenta possa agarrar perfis estruturais (tubos ocos ou sólidos, quadrados, retangulares, poligonais ou redondos, vigas transversais, canais "C", canais "U", canais "Z", perfis PTR, IPR, HSS, feitos de metal, plástico, madeira, fibra de carbono, alumínio, etc.) e pode agarrar uma ou várias peças ao mesmo tempo e pode ser eletrônico, elétrico, mecânico, hidráulico, pneumático, a vácuo ou uma combinação dos mesmos, da mesma forma a referida ferramenta pode ser manual, semiautomática ou automática e pode agarrar, painéis pré-fabricados para parede, piso ou teto, painéis do tipo sheetrock, painéis DurockG6, painéis W, painéis laminados de gesso, painéis EPS, painéis de concreto leve, painéis sanduíche, painéis de betão aerado, painéis de concreto, tijolos, blocos de concreto, painéis sanduíche, Alucobond& painéis, painéis de alumínio composto, paredes pré-moldadas, portas de acesso, janelas, bares, sanitários, lavabos, móveis de banheiro, escadas pré- moldadas, bem como peças de revestimento para pisos dos seguintes tipos: ladrilhos, pisos de cerâmica, porcelana, talaveras, tapetes, mármore, vinil, pedra, madeira, metal, betão, vidro, plástico, borracha, asfalto, calçada, adocreto, pedreira, resinas plásticas, etc.;

7. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que o agente de ligação ou ferramenta dispensadora de vedação é capaz de aplicar agentes de ligação, como adesivos químicos de epóxi, acrilato, metacrilato, uretano, poliuretano,

acrílico, silano, poliamida, resina fenólica, cianoacrilato tipos de adesivos de silicone, anaeróbio, termoplástico, elastômero, termoendurecível, borracha, poliéster, fusão a quente, plastissol, poliacrilato, cimento, pasta e ladrilho.

8. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que com o dispositivo para fazer conexões permanentes permite a soldagem por MIG, MIG-MAG,TIG, AC-TIG, MMA, MIG-MAG bi-pulso, FCAW, por gás, por arco, laser, fricção, ultrassom, solda por fusão, eletrodo, por resistência, imersão, arco fluxado, soldagem por pinos, ponto, de parafusos, hidrogênio, carvão, tipos de plasma ou qualquer outro tipo, ou através de aparafusamento , pregar, agrafar, rebitar ou atar, ou uma combinação dos mesmos.

9. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que o sistema de construção inclui ainda uma pista linear ou eixo linear, onde pelo menos um braço robótico referido é montado de maneira deslizante.

10. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que pelo menos uma ferramenta anteriormente referida é fixada ao referido braço robótico.

11. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que a pluralidade de materiais de construção compreende meios de cooperação que cooperam com pelo menos uma ferramenta e compreendem vigas transversais de interconexão com conectores fêmeas, vigas transversais de interconexão com conectores machos a serem montados com as referidas vigas cruzadas de interconexão com conectores fêmea; painéis pré-fabricados para pisos, paredes ou teto, escadas pré-moldadas, painéis pré-moldados com janela, painéis pré-moldados com ou sem pelo menos uma janela ou porta.

12. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 11, caracterizado pelo facto de que os referidos conectores fêmeas das vigas transversais de interconexão compreendem um corpo alongado, uma folga, com saliências de montagem externas e alongamentos de paragem ou saliências externas dispostas abaixo das saliências de montagem;

13.- O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 11, e caracterizado pelo facto de que os referidos conectores macho das vigas transversais de interconexão do piso ou da parede compreendem um corpo alongado e uma estrutura de montagem com orifícios de montagem para receber e intercetar as referidas saliências de montagem do conector fêmea.

14. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que pelo menos um braço robótico referido inclui uma articulação superior que interage articuladamente uma extremidade robótica superior com uma extremidade robótica inferior, uma articulação inferior que interage articuladamente uma base com a referida extremidade robótica inferior, em que pelo menos uma ferramenta referida está disposta de maneira destacável na extremidade da junta superior, um sistema de sensor de proximidade disposto em pelo menos um braço robótico referido.

15.0 sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que compreende de preferência dois braços robóticos, cada um com seis graus de liberdade.

16. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que o referido sistema é instalado numa plataforma móvel que permite que ele seja movido para qualquer lugar.

17.0 sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 1, caracterizado pelo facto de que são preferencialmente utilizados dois braços robóticos, uma pista linear sobre a qual os referidos dois braços robóticos são montados e uma plataforma deslizante.

18. O sistema de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 2, caracterizado pelo facto de que a referida plataforma consiste em uma faixa mecânica, ou qualquer outro dispositivo que permita deslizar, a referida plataforma compreende preferencialmente um sistema de rolos que podem rodar em torno de si mesma de acordo com uma programação.

19. Um método de construção automatizado e robotizado, que utiliza o sistema de construção de qualquer declaração anterior e que compreende as seguintes etapas: - formar pelo menos uma secção de estrutura de piso por meio de pelo menos um braço robótico referido; - colocar pelo menos um painel de piso na referida pelo menos uma seção de estrutura de piso por meio do referido braço robótico.

20.- O método de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 19, caracterizado pelo facto de que compreende ainda formar pelo menos uma secção de estrutura de parede por meio do referido pelo menos um braço robótico usando vigas transversais de interconexão; e colocar pelo menos um painel de parede na referida pelo menos uma seção de estrutura de parede por meio do referido pelo menos um braço robótico.

21. O método de construção automatizado e robotizado, de acordo com a declaração 20, caracterizado pelo facto de que compreende ainda: formar pelo menos uma seção de estrutura de teto por meio do referido pelo menos um braço robótico e; colocar pelo menos um painel de teto na referida pelo menos uma secção da estrutura do teto por meio do referido pelo menos um braço robótico.

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RESUMO “SISTEMA DE CONSTRUÇÃO AUTOMATIZADO E ROBOTIZADO E MÉTODO DE CONSTRUÇÃO”

A presente invenção fornece um sistema e método automatizados para construção e montagem de paredes, pisos e tetos.

O referido sistema compreende pelo menos um braço robótico, pelo menos uma ferramenta de garra de material, pelo menos um sistema deslizante, ascendente e rotativo e elementos de interconexão de macho e fêmea.