CN106499182B - 一种高层建筑集成施工机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种高层建筑集成施工机器人，包括为建筑物施工使用的搭载平台和可升降所述搭载平台的爬楼机器人，所述搭载平台包括多层用于人员和机器施工作业的施工平台，所述高层建筑集成施工机器人还包括固定安装在所述施工平台上的第一类设施、可在所述施工平台上移动施工的第二类设施以及通过管路与地面物料资源相连并向所述施工平台输送物料资源的管道系统。本发明优化了施工作业环境，提高了施工作业效率及安全，更加专业、系统、便利地提供施工机具，节省施工机具移动和人工，可实现快速施工，具有安装维护方便、使用安全便利、通用性好等优点。

Description

一种高层建筑集成施工机器人

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种用于高层施工的高层建筑集成施工机器人。

背景技术

在高层建筑施工中，其高空作业面内有大量各种施工机具、周围材料及设施等物件。每建一层楼时都必须人工进行水平和垂直运输至上一层。每次人工运输本身工作量就非常大，还有拆除、堆放、重新规划、重新安装、重新调试等工作非常费时费力。每次人工运输还存在杂乱、错乱摆放、不规范、不标准等的问题，严重影响施工进度、施工质量及施工安全，也严重阻碍建筑施工标准化、工业化、自动智能化、自动化生产线施工的发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高层建筑集成施工机器人，通过模块化、标准化、智能化、集成化的设计，将多个爬楼机器人由搭载平台连接，并在平台上集成施工用的所有机具、设备、设施和周转材料等，形成一个即可建楼，又能附着在建筑结构上爬升的集成建筑机器人。当一层建筑施工完成后，施工机器人自动爬升一层，即可进行再一层的施工；当再一层施工完成后，又进行再一次爬升，不断循环，就形成了建筑产品不动，而施工机器人不断向上移动的施工的自动化建楼生产线。此举将大大提高高层建筑建楼效率，降低成本，质量安全更有保证，使高层建筑步入由机器人施工的自动化生产线新时代。

本发明采用的技术方案是：提供一种高层建筑集成施工机器人，包括为建筑物施工使用的搭载平台和可升降所述搭载平台的爬楼机器人，所述搭载平台包括多层用于人员和施工设备施工作业的施工平台，所述高层建筑集成施工机器人还包括固定安装在所述施工平台上的第一类设施、可在所述施工平台上移动施工的第二类设施以及通过管路与地面物料资源相连并向所述施工平台输送物料资源的管道系统。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述搭载平台搭设在建筑外围一周、电梯井筒内以及内天井内。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述管道系统包括向所述搭载平台输送电力的供电系统、向所述搭载平台输送水源的供水系统、向所述搭载平台输送混凝土的混凝土输送系统以及向所述搭载平台输送3D打印材料的3D打印材料输送系统。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述供电系统包括按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台上的总电箱和分电箱、连接所述总电箱的进电总电缆及用于收放进电总电缆的第一收线器，所述进电总电缆安装于所述搭载平台下方，且通过所述第一收线器的收放使其可在所述搭载平台升降的过程中保持垂直通向地面联接电源。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，还包括喷淋系统，所述喷淋系统包括按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台的智能喷淋头、连接于所述智能喷淋头的总进水高压水管及用于收放所述总进水高压水管的第二收线器，所述总进水高压水管安装于所述搭载平台下方，且通过所述第二收线器的收放使其可在所述搭载平台升降的过程中保持垂直通向所述供水系统联接水源。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述搭载平台还包括设置在至少一个侧面的用于保障施工安全的防护立网。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述搭载平台的内外平台之间在建筑的顶部通过平台板连接。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述高层建筑集成施工机器人还包括控制系统，所述控制系统包括用于控制第一类设施、第二类设施、爬楼机器人和管道系统的主机以及用于查询和控制主机的终端设备。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第一类设施包括固定安装于所述施工平台上的茶水间、卫生间、工具间、逃生仓以及消防设施。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第一类设施还包括用以对混凝土内物料施加预应力的预应力张拉机、用于辅助混凝土成型的墙模板系统、用来驱动并测定墙模板位置度及直线度的定位放线系统以及用于对浇筑的混凝土进行保温加热的冬季施工装备。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第一类设施还包括安装在所述搭载平台外侧的建筑伞以及安装在所述搭载平台侧面的LED显示屏。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第一类设施还包括照明系统，所述照明系统包括设置在所述搭载平台四角和按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台的照明灯具。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第一类设施还包括监控系统，所述监控系统包括摄像控制系统以及按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台的摄像头。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第二类设施包括用于3D打印的3D打印施工设备，所述3D打印施工设备与所述3D打印材料输送系统相连。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第二类设施还包括用于混凝土浇灌的至少一台布料机，所述布料机与所述混凝土输送系统相连。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第二类设施还包括用于焊接物料的至少一台电焊机，所述电焊机与所述总电箱或所述分电箱相连。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第二类设施还包括用于使浇注混凝土密实的振动器、用于对混凝土进行找平的找平器、用于控制建筑楼高及垂直度的高度仪和垂直度仪。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述第二类设施还包括用于弯曲钢筋的钢筋弯曲机、用于剪切物料的剪断机构、用于切割金属的气割设备以及用于切削物料的电锯。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述搭载平台上设有移动导轨，所述第二类设施活动安装在所述移动导轨上并可在所述移动导轨上移动。

本发明所述的高层建筑集成施工机器人，所述高层建筑集成施工机器人还包括用于运输人员和物料的垂直运输机具，所述垂直运输机具包括设置在建筑外围的至少一台转料机、设置在建筑电梯井筒内的至少一台顶吊式人货电梯以及设置在建筑外围或电梯井筒内或内天井内的至少一台塔吊。

与现有技术相比，本发明提供的用于高层施工的高层建筑集成施工机器人集成供电系统、照明系统、监控系统、LED显示屏、建筑伞、卫生间、茶水间、工具间、逃生仓等设施，优化了施工作业环境，提高了施工作业效率及安全，更加专业、系统、便利地提供施工机具，节省施工机具移动和人工，可实现快速施工，具有安装维护方便、使用安全便利、通用性好等优点；通过网络化的控制系统，可实现自动爬楼和自动施工；配合移动导轨使用，可实现设备全自动移动和施工，具有较高的自动化和智能化程度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一中平台板的结构示意图；

图3为本发明实施例一中控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例二中移动导轨的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供的一种高层建筑集成施工机器人，包括搭载平台1、爬楼机器人、控制系统以及搭载于搭载平台1上的第一类设施2、第二类设施3和管道系统。搭载平台1用于搭载各种功能施工设备、施工设施和周转材料，爬楼机器人用于对搭载平台1进行升降工作且设有多个，控制系统用于对该高层建筑集成施工机器人上的设备进行整体调控和设置，搭载平台1包括多层用于人员和机器施工作业的施工平台5，第一类设施2固定安装在施工平台5上，第二类设施3可在施工平台5上移动，管道系统通过管路与地面物料资源相连用于向施工平台5输送物料资源。

具体的，搭载平台1搭设在高层建筑外围一周、电梯井筒内、内天井内，由普通施工平台加大加宽加强而成，从而保障了搭载平台1的承载强度，可根据建筑外形实现全方位施工；搭载平台1还包括设置在至少一个侧面的用于保障施工安全的防护立网。多层施工平台5可整体上下移动或单层独立移动，从而具有比现有技术更高的机动性和灵活性。如图2所示，最顶层的的施工平台5的内外平台之间通过平台板8连接，从而使施工人员可通过平台板8在内外平台之间移动，使施工人员的操作和施工更加便捷，可达到加快施工的效果。爬楼机器人包括电动葫芦升降设备、液压升降设备、减速机加长螺杆升降设备以及与建筑墙体相连的附着支架，与顶模系统相比，具有更好的经济实用性和节能性，有效提高了本实施例的机动性和灵活性。

如图3所示，控制系统用于对该高层建筑集成施工机器人中的爬楼机器人以及搭载于搭载平台1上的第一类设施2、第二类设施3和管道系统进行整体调控，控制系统包括用于控制第一类设施2、第二类设施3、爬楼机器人和管道系统的主机以及用于查询和控制主机的终端设备。本实施例中的高层建筑集成施工机器人在前期采用模块化、标准化的设计和制作，组装完成后，可通过控制系统控制爬楼机器人使搭载平台1在附着的建筑上实现自动爬升，无需人工操作，具体的，搭载平台1活动设置在附着支架上，通过电动葫芦升降设备、液压升降设备、减速机加长螺杆升降设备共同作用下实现在附着支架上的稳定和爬升；控制系统还通过控制搭载平台1上的第一类设施2、第二类设施3和管道系统进一步对平台上集成施工用的所有机具、设备、设施和周转材料等进行自动化智能控制，以此实现建筑施工的自动化，具体的，第一类设施2、第二类设施3上的各施工设备上设有施工控制器，施工控制器与主机相连并由主机控制，终端设备包括手机、平板电脑或移动电脑等可进行无线或有线通讯的智能设备，主机用于收发命令以及反馈各系统及施工设备的工作信息并设有多级权限，用户通过终端设备使用账号及密码登录主机查看与自己职权相关的内容以及编辑、发送程序命令至各系统或施工设备上的施工控制器，从而实现了控制系统的网络化和智能化、各系统和施工设备的自动化和智能化，使用户随时随地都可控制或查询工地的施工状态，可实现了工地无人化施工的状态。

管道系统包括用于向搭载平台1输送电力的供电系统、用于向搭载平台1输送水源的供水系统、用于向搭载平台1输送混凝土的混凝土输送系统以及用于向搭载平台1输送3D打印材料的3D打印材料输送系统。供电系统包括按一定水平距离和垂直距离安装于搭载平台1上的至少一个总电箱和至少一个分电箱、连接总电箱的进电总电缆及用于收放进电总电缆的第一收线器，进电总电缆安装于搭载平台1下方，且通过第一收线器的收放使其可在搭载平台1升降的过程中保持垂直通向地面联接电源。供水系统通过供水水管将水输送到各层施工平台5上的供水节点处。本实施例还包括喷淋系统，喷淋系统与供水系统相连，其用于对浇筑的混凝土进行养护工作，喷淋系统包括按一定水平距离和垂直距离安装于搭载平台1的至少一个智能喷淋头、连接于智能喷淋头的总进水高压水管及用于收放总进水高压水管的第二收线器，总进水高压水管安装于搭载平台1下方，且通过第二收线器的收放使其可在搭载平台1升降的过程中保持垂直通向供水系统联接水源，喷淋系统在控制系统的控制下，可通过智能喷淋头自动化对每层楼层混凝土进行定时、定量的喷淋养护。

管道系统在搭载平台1升降的过程中通过自身管道的收放能持续保持向搭载平台1上供水供电，极大方便了人员施工和生活的照常进行；供水系统配合喷淋系统使用，通过自动化喷淋代替了传统人工喷淋，大大降低了工人的劳动强度，提高了本实施例的自动化程度。

第一类设施2包括安装布置在电梯井筒内或内天井筒内施工平台5上的至少一处茶水间，茶水间通过电缆就近连接于附近的总电箱或分电箱，通过水管就近连接于附近的水管节点；还包括安装布置在电梯井筒内或内天井筒内搭载平台1上的至少一处卫生间，卫生间采用节水内循环方式处理排泄物；还包括安装布置在电梯井筒内或内天井筒内施工平台5上的至少一处工具间；还包括安装布置在电梯井筒内或内天井筒内施工平台5下的至少一处逃生仓；还包括固定安装在各施工平台5顶部或侧部的消防设施；还包括括由布置施工平台5四角的四套照明灯具和按一定水平距离和垂直距离安装于搭载平台的至少一套照明灯具组成的照明系统，照明系统的灯具通过照明电缆就近连接于附近的总电箱或分电箱，照明系统的灯具设有手动、人体及亮度感应等智能控制开关；还包括按一定水平距离和垂直距离安装于施工平台5的至少一台摄像头及监控控制系统等组成的监控系统；还包括布置在高层建筑外围或电梯井筒内或内天井内施工平台5上的用于对物料施加预应力的预应力张拉机；还包括布置在高层建筑外围或电梯井筒内或内天井内的最顶层的施工平台5上的用于辅助混凝土成型的墙模板系统和用来驱动并测定墙模板位置度及直线度的定位放线系统；还包括布置在高层建筑外围或电梯井筒内或内天井内的施工平台5上的用于在气温较低时对混凝土进行保温加热的冬季施工装备以保证建筑施工品质；还包括安装于最顶层的施工平台5平台立杆顶上的建筑伞，建筑伞可通过控制系统或手动控制伸展或收缩，可遮挡搭载平台1顶部的阳光或风雨，对本实施例的抗风强度、施工机械和材料的保护都能起到较好的效果；还包括安装在防护立网上的LED显示屏，LED显示屏安装在防护立网外侧可作为广告显示屏，安装在防护立网内侧可作为施工信息显示屏，起到辅助施工的作用。

第一类设施2采用标准化、定型化、定点、定位、集成的方式连接于搭载平台1上的各层施工平台5上，使本实施例具有规范化、模块化、集成化的功能，为施工人员更加专业、系统、便利地提供生活设施和施工机具，节省了施工机具移动的时间，可节省人工、实现快速施工。

第二类设施3包括移动实施3D打印的3D打印施工设备，3D打印施工设备与3D打印材料输送系统相连且水平设置于最顶层的施工平台5上，3D打印施工设备打印层打印完成后，搭载平台1向上爬升一个打印层高度，如此循环，一个打印层、一个打印层地实现3D打印施工；还包括按一定水平距离和垂直距离安装于施工平台5的至少一台电焊机，电焊机通过电缆就近连接于附近的总电箱或分电箱；还包括移动浇灌混凝土的至少一台布料机，布料机与混凝土输送系统相连且按一定距离或少于布料机悬臂半径间距安装于施工平台5上，布料机采用柔性连接方式连接到施工平台5上，并通过进料钢管连接固定于建筑上的泵送料管，布料机的布料臂上设有控制布料机工作的施工控制器；还包括设置于最顶层的的施工平台5上、用于使浇注混凝土密实的振动器、用于对混凝土进行找平的找平器、用于控制建筑楼高及垂直度的高度仪和垂直度仪；还包括设置在每一层施工平台5上用于弯曲钢筋的钢筋弯曲机、用于剪切物料的剪断机构、用于切割金属的气割设备以及用于切削物料的电锯。

本实施例还包括用于运输人员和物料的垂直运输机具，垂直运输机具包括设置在高层建筑外围或电梯井筒内或内天井内的搭载平台1上的至少一台塔吊；还包括布置在高层建筑电梯井筒内的搭载平台1下的至少一台顶吊式人货电梯；还包括布置在高层建筑外围的至少一台转料机，从而使本实施例具有完整的人员和货物运输体系。

实施例二

实施例二与实施例一相比，不同之处在于：实施例二中的搭载平台1上设有移动导轨6，如图4所示，搭载平台1和移动导轨6皆根据建筑形状和施工要求提前预制，移动导轨6分为水平轨道和垂直轨道且每隔一段距离设有一个脱离主轨道的施工轨道段7，从而保证了主轨道上运行设备的通畅，轨道的形状、路线及长度等参数都预先存储在控制系统中；实施例二中的第二类设施3通过移动装置活动安装在移动导轨6上并可自由移动，相应的，第二类设施3上均设有与主机相连通的施工控制器，施工控制器可由主机或手动控制使第二类设施3实现在移动导轨6上移动并可通过设置程序使其自动施工。由于施工方案、施工机械性能皆为已知数据，配合第二类设施3在移动导轨6上的移动，可实现第二类设施3的全自动施工。实际使用时，主机将施工控制程序发送到第二类设施3上的施工控制器，第二类设施3在施工控制器的控制下，通过移动导轨6移动到设定位置的施工轨道段7并根据控制命令的设置进行自动施工，阶段性施工完成后，再根据具体设计的控制程序移动到指定位置进行相关操作，从而实现全过程的全自动施工。由于可通过移动导轨6在搭载平台1上全方位移动，使第二类设施3的设备尺寸(如布料机的布料臂)得以减小，并可通过移动导轨6快速进行施工，无需人工搬运或操作，可大大减少设备的布置数量，从而节约了施工成本，使本实施例的自动化和智能化程度进一步得到提升。

通过模块化、标准化、智能化、集成化的设计，由控制系统集中控制搭载平台1、爬楼机器人以及搭载于搭载平台1上的第一类设施2、第二类设施3和管道系统整体运作，形成一个即可建楼，又能附着在建筑结构上爬行的建筑机器人。当一层建筑施工完成后，施工机器人自动爬升一层，即可进行再一层的施工；当再一层施工完成后，又进行再一次爬升，不断循环，就形成了建筑产品不动，而施工机器人不断向上移动的施工的自动化建楼生产线。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种高层建筑集成施工机器人，其特征在于，包括为建筑物施工使用的搭载平台和可升降所述搭载平台的爬楼机器人，所述搭载平台包括多层用于人员和施工设备施工作业的施工平台以及设置在至少一个侧面的用于保障施工安全的防护立网，所述搭载平台搭设在建筑外围一周、电梯井筒内以及内天井内，所述搭载平台的内外平台之间在建筑的顶部通过平台板连接；多个爬楼机器人由搭载平台连接，形成一个能附着在建筑结构上爬升的集成建筑机器人，当一层建筑施工完成后，施工机器人爬升一层，即可进行再一层的施工；当再一层施工完成后，又进行再一次爬升，不断循环，就形成了建筑产品不动，而施工机器人不断向上移动的施工的自动化建楼生产线；

所述高层建筑集成施工机器人还包括控制系统、喷淋系统、固定安装在所述施工平台上的第一类设施、可在所述施工平台上移动施工的第二类设施以及通过管路与地面物料资源相连并向所述施工平台输送物料资源的管道系统；所述管道系统包括向所述搭载平台输送电力的供电系统、向所述搭载平台输送水源的供水系统、向所述搭载平台输送混凝土的混凝土输送系统以及向所述搭载平台输送3D打印材料的3D打印材料输送系统；所述喷淋系统包括按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台的智能喷淋头、连接于所述智能喷淋头的总进水高压水管及用于收放所述总进水高压水管的第二收线器，所述总进水高压水管安装于所述搭载平台下方，且通过所述第二收线器的收放使其可在所述搭载平台升降的过程中保持垂直通向所述供水系统联接水源；所述供电系统包括按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台上的总电箱和分电箱、连接所述总电箱的进电总电缆及用于收放进电总电缆的第一收线器，所述进电总电缆安装于所述搭载平台下方，且通过所述第一收线器的收放使其可在所述搭载平台升降的过程中保持垂直通向地面联接电源；所述控制系统包括用于控制第一类设施、第二类设施、爬楼机器人和管道系统的主机以及用于查询和控制主机的终端设备；所述第一类设施包括安装在所述搭载平台外侧的建筑伞以及安装在所述搭载平台侧面的LED显示屏；所述第一类设施包括照明系统和监控系统，所述照明系统包括设置在所述搭载平台四角和按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台的照明灯具；所述监控系统包括摄像控制系统以及按一定水平距离和垂直距离安装于所述搭载平台的摄像头；所述第二类设施包括用于3D打印的3D打印施工设备，所述3D打印施工设备与所述3D打印材料输送系统相连；所述搭载平台上设有移动导轨，所述移动导轨包括由水平轨道和垂直轨道组成的主轨道，每隔一段距离设有一个脱离主轨道的施工轨道段，所述第二类设施通过移动装置活动安装在移动导轨上并可在移动导轨上自由移动，所述第二类设施上均设有与主机相连通的施工控制器，施工控制器可由主机或手动控制使第二类设施实现在移动导轨上移动并可通过设置程序使其自动施工。

2.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述搭载平台还包括设置在至少一个侧面的用于保障施工安全的防护立网。

3.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第一类设施包括固定安装于所述施工平台上的茶水间、卫生间、工具间、逃生仓以及消防设施。

4.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第一类设施还包括用以对混凝土内物料施加预应力的预应力张拉机、用于辅助混凝土成型的墙模板系统、用来驱动并测定墙模板位置度及直线度的定位放线系统以及用于对浇筑的混凝土进行保温加热的冬季施工装备。

5.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第一类设施还包括安装在所述搭载平台外侧的建筑伞以及安装在所述搭载平台侧面的LED显示屏。

6.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第二类设施还包括用于混凝土浇灌的至少一台布料机，所述布料机与所述混凝土输送系统相连。

7.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第二类设施还包括用于焊接物料的至少一台电焊机，所述电焊机与所述总电箱或所述分电箱相连。

8.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第二类设施还包括用于使浇注混凝土密实的振动器、用于对混凝土进行找平的找平器、用于控制建筑楼高及垂直度的高度仪和垂直度仪。

9.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述第二类设施还包括用于弯曲钢筋的钢筋弯曲机、用于剪切物料的剪断机构、用于切割金属的气割设备以及用于切削物料的电锯。

10.如权利要求1所述的高层建筑集成施工机器人，其特征在于，所述高层建筑集成施工机器人还包括用于运输人员和物料的垂直运输机具，所述垂直运输机具包括设置在建筑外围的至少一台转料机、设置在建筑电梯井筒内的至少一台顶吊式人货电梯以及设置在建筑外围或电梯井筒内或内天井内的至少一台塔吊。

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