CN109882217B - 一种新型智能钢拱架拼装机器人及其拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型智能钢拱架拼装机器人及其拼装方法，解决的技术问题是由人工支护导致的支护不及时或质量不稳定是造成TBM塌方的主要原因，严重制约着TBM全面推广应用。本发明包括机架，机架上设有旋转装置和拼装环，所述的拼装环上设有拼装抓手，旋转装置上设有螺栓拧紧及连接片抓取机构，拼装环上设有拼装抓手；所述的拼装抓手包括串联连接的大臂、中臂和夹抓。本发明将钢拱架的人工拼装模式直接升级为机器人拼装，不需要工人长期处在恶劣的施工环境下，降低安全隐患；拼装抓手采用串联连接的大臂、中臂和夹抓，运动过程更加灵活，工作效率高。

Description

一种新型智能钢拱架拼装机器人及其拼装方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种新型智能钢拱架拼装机器人及其拼装方法。

背景技术

TBM施工过程中需要采用钢拱架对其后方进行及时支护，目前主要的支护方式为人工支护，支护过程是将一段一段的钢拱架拼装成环形，并将拼装完成后的钢拱架撑起在TBM施工后的隧道内，拼装过程采用人工对接各段钢拱架并需要人工拧螺栓将其拧紧，这就需要工人长时间现场作业，一旦发生塌方，很容易发生人员伤亡事故，安全隐患大，且人工支护效率低。因此由人工支护导致的支护不及时或质量不稳定是造成TBM塌方的主要原因，严重制约着TBM全面推广应用。针对如何安全、高效、高质量的及时解决支护难题，提高TBM施工安全和效率，钢拱架拼装急需实现由人工操作向机器人化操作转型，整体性能达到国际领先水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是由人工支护导致的支护不及时或质量不稳定是造成TBM塌方的主要原因，严重制约着TBM全面推广应用，提供一种新型智能钢拱架拼装机器人及其拼装方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种新型智能钢拱架拼装机器人，包括机架，机架上设有拼装环，所述的拼装环上设有拼装抓手，拼装环上设有拼装抓手；所述的拼装抓手包括串联连接的大臂、中臂和夹抓；所述的机架下方还设有钢拱架运输系统。

所述的拼装环包括支撑环I，所述的机架上设有滑轨，支撑环I通过滑轨与支架滑动连接，支撑环I一侧设有旋转环I，所述的旋转环I内侧设有大齿圈，所述的油缸一端固定在机架上、另一端固定在支撑环I上，所述的支撑环I上设有电机，电机的输出轴上设有小齿轮，小齿轮与大齿圈相啮合。

所述的大臂一端与旋转环I连接、另一端与中臂滑动连接，大臂与中臂之间设有I号关节驱动，中臂通过连接座与夹抓连接。

所述连接座下部与中臂通过II号滑轨滑动连接，连接座一侧设有II号关节驱动，所述的连接座上部通过铰接座与夹抓铰接连接，夹抓下部设有III号关节驱动和V号关节驱动；所述的夹抓包括左夹抓和右夹抓，左夹抓和右夹抓之间设有IV号关节号驱动。

所述的机架上设有旋转装置，旋转装置上设有螺栓拧紧及连接片抓取机构；所述的螺栓拧紧及连接片抓取机构包括并联平台II，并联平台II通过安装板II与旋转装置连接，并联平台II上设有末端执行机构，所述的末端执行机构上设有螺栓拧紧筒。

所述的末端执行机构包括框体，框体两侧设有抓手，抓手与框体铰接连接，框体两侧的抓手之间设有伸缩油缸，螺栓拧紧筒设置在抓手上。

所述的旋转装置包括支撑环II和旋转环II，螺栓拧紧及连接片抓取机构设置在旋转环II上。

所述的与拼装抓手相配合还设有钢拱架，所述的钢拱架包括依次拼装成环的首段钢拱架、若干段中间段钢拱架和末段钢拱架，首段钢拱架与中间段钢拱架之间、相邻中间段钢拱架之间、中间段钢拱架与末段钢拱架之间均为锁扣连接，首段钢拱架与末段钢拱架之间啮合连接。

所述的中间段钢拱架两端分别为中间段锁紧端和中间段连接端，所述的中间段锁紧端包括连接块和锁紧块，所述的中间段连接端包括连接孔和锁紧孔，所述的连接孔与连接块相配合，锁紧孔与锁紧块相配合；所述的连接块上设有滑槽，滑槽内设有挡块；所述的挡块与滑槽的底面之间设有弹性结构；所述的锁紧块上设有棘齿结构，锁紧孔内侧还是有棘齿块，棘齿块上的棘齿与锁紧块上的棘齿结构相啮合。所述的连接块和锁紧块分别设有两个，两个连接块对称设置，两个锁紧块对称设置，两个连接块内的挡块之间设有弹性结构。

所述的首段钢拱架两端分别为首段连接端和首段锁紧端，所述的首段连接端与中间段钢拱架的中间段锁紧端连接，首段锁紧端为棘齿结构；所述的末段钢拱架两端分别为末段连接端和末段锁紧端，所述的末段锁紧端与中间段钢拱架的中间段连接端连接，末段连接端为棘齿结构；所述末段连接端的棘齿结构与首段锁紧端的棘齿结构啮合连接。

一种新型智能钢拱架拼装机器人的拼装方法，包括以下步骤：①通过钢拱架运输系统将钢拱架运送到拼装抓手的抓取范围内；②控制拼装抓手抓取首段钢拱架后并旋转拼装环给中间段钢拱架让位；所述拼装抓手为串联机械臂，大臂由I号关节驱动实现与中臂之间的移动；II号滑轨通过安装板安装在中臂上由II号关节驱动驱动；III号关节驱动和V号关节驱动用来控制铰接座的方向；夹抓由IV号关节号驱动实现张开和闭合；③抓取第一块的中间段钢拱架后将首段钢拱架与其连接；④依次抓取剩余的钢拱架并将相邻钢拱架之间进行连接；⑤将首段钢拱架和末段钢拱架对接后完成钢拱架环的拼装。

步骤③至步骤⑤所述的抓取第一块的中间段钢拱架后采用螺栓拧紧及连接片抓取机构将首段钢拱架和中间段钢拱架通过螺栓拧紧连接；依次抓取剩余的钢拱架并采用螺栓拧紧及连接片抓取机构将相邻钢拱架之间通过螺栓拧紧连接；所有钢拱架拼装完成时形成钢拱架环，此时的钢拱架环处于预紧状态，此时需要将钢拱架环撑紧，钢拱架环撑紧后再将首段钢拱架和最后一块钢拱架对接并通过螺栓拧紧连接后完成钢拱架环的拼装和撑紧。

步骤③至步骤⑤所述的抓取第一块的中间段钢拱架后将首段钢拱架与其连接：将首段钢拱架的首段连接端与第一块的中间段钢拱架的中间段锁紧端相互配合，即将锁紧块插入前一环锁紧孔中，连接块插入前一段钢拱架的连接孔中并通过挡块防止松脱，以达到首段连接端与第一块中间段钢拱架的中间段锁紧端的预紧状态；

然后若干个中间段钢拱架依次按照同上过程进行拼装至末段钢拱架拼装完成；所有钢拱架拼装完成时形成钢拱架环，此时的钢拱架环处于预紧状态，此时需要将钢拱架环撑紧到隧道的洞壁上；

当拼装机器人抓手将钢拱架环撑紧时，此时，首段钢拱架的首段连接端与中间段钢拱架的中间段锁紧端、相邻中间段钢拱架之间的连接端和锁紧端、中间段钢拱架的锁紧端与末段钢拱架的末段连接端之间的棘齿块与锁紧块啮合，达到锁紧状态；

最后首段钢拱架的首段锁紧端通过棘齿啮合与末环连接端锁紧，至此钢拱架拼装并撑紧到洞壁成环。

本发明将钢拱架的人工拼装模式直接升级为机器人拼装，不需要工人长期处在恶劣的施工环境下，降低安全隐患；拼装抓手采用串联连接的大臂、中臂和夹抓，运动过程更加灵活，工作效率高，TBM施工后采用机器人及时进行支护，提高质量，减少塌方事故的发生。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明拼装环与机架相配合的结构示意图；

图3是本发明拼装抓手结构示意图；

图4是本发明螺栓拧紧及连接片抓取机构结构示意图；

图5是本发明拼装抓手、螺栓拧紧及连接片抓取机构与钢拱架相配合的结构示意图；

图6是本发明抓起钢拱架之前的结构示意图；

图7是本发明抓取首段钢拱架的结构示意图；

图8是本发明抓取中间段钢拱架的结构示意图；

图9是本发明拼装完成后钢拱架环结构示意图；

图10是本发明中间段钢拱架的中间段锁紧端结构示意图；

图11是本发明中间段钢拱架的中间段连接端结构示意图；

图12是本发明首段钢拱架结构示意图；

图13是本发明末段钢拱架结构示意图；

图14是本发明相邻中间段钢拱架连接处预紧状态的结构示意图；

图15是本发明相邻中间段钢拱架连接处撑紧状态的结构示意图；

图16是本发明首段钢拱架与末段钢拱架连接处的结构示意图。。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图8所示，一种新型智能钢拱架拼装机器人，包括机架1，机架1上设有拼装环2，所述的拼装环2上设有拼装抓手3，拼装环2上设有拼装抓手3；所述的拼装抓手3包括串联连接的大臂301、中臂302和夹抓307；所述的机架1下方还设有钢拱架运输系统5。本发明机架1固定在地面上，拼装环2和旋转装置4可以在机架1上移动和旋转。本发明所述的钢拱架运输系统5为输送轨道或输送带等自动送料系统，输送轨道上防止运输小车，将钢拱架放置在运输小车上进行运送至拼装抓手3下方供其抓起。

所述的拼装环2包括支撑环I206和油缸201，支撑环I206一侧设有旋转环I205，所述的旋转环I205内侧设有大齿圈204，所述的油缸201一端固定在机架1上、另一端固定在支撑环I206上，所述的支撑环I206上设有电机202，电机202的输出轴上设有小齿轮203，小齿轮203与大齿圈204相啮合。所述的支撑环I206内侧设有支撑架2061，支撑架2061在机架1上滑动。拼装环2工作时，通过油缸201的伸缩带动支撑环I206和旋转环I205在机架上左右移动，通过电机上的小齿轮带动旋转环进行旋转，旋转环进行旋转时，支撑环I206保持静止，支撑环对电机起到支撑作用。

所述的大臂301一端与旋转环I205连接、另一端与中臂302滑动连接，大臂301与中臂302之间设有I号关节驱动303，中臂302通过连接座3011与夹抓307连接。

所述连接座3011下部与中臂302通过II号滑轨304滑动连接，连接座3011一侧设有II号关节驱动305，所述的连接座3011上部通过铰接座309与夹抓307铰接连接，夹抓307下部设有III号关节驱动306和V号关节驱动1010；所述的夹抓307包括左夹抓和右夹抓，左夹抓和右夹抓之间设有IV号关节号驱动308。II号关节驱动305为液压油缸，II号关节驱动305的液压油缸的底座固定在中臂302上、活塞杆与连接座3011铰接连接；本发明的铰接座可以是球铰、关节轴承或虎克铰。III号关节驱动306和V号关节驱动1010为液压油缸，其液压油缸的底座固定在连接座3011上、活塞杆与夹抓307铰接连接；IV号关节驱动308为液压油缸，用于控制夹抓的张开与闭合，实现对钢拱架的抓取。本发明的所述拼装抓手3为串联机械臂，大臂301由I号关节驱动303实现与中臂302之间的移动；II号滑轨304通过安装板安装在中臂302上由II号关节驱动305驱动；III号关节驱动306和V号关节驱动1010用来控制铰接座309的方向；夹抓307由IV号关节号驱动308实现张开和闭合。本发明的钢拱架7为工字钢结构，包括上横板77、下横板78和竖版79，夹抓307抓取钢拱架时，III号关节驱动306和V号关节驱动1010分别带动夹抓307内的滚轮3012张开，并至滚轮伸至钢拱架上横板77的下方，这时，III号关节驱动306和V号关节驱动1010分别带动滚轮压紧钢拱架，将钢拱架卡在夹抓307内；滚轮压紧钢拱架后，滚轮可以转动，两个钢拱架之间的螺栓孔进行对接时，钢拱架可以在滚轮内侧滑动，滚轮可以转动。本发明每根钢拱架安装时至少由两个拼装抓手3进行抓取，两个拼装抓手3分别抓紧钢拱架两端将相邻两个钢拱架上的螺栓孔对齐。

所述的机架1上设有旋转装置4，旋转装置4上设有螺栓拧紧及连接片抓取机构6；所述的螺栓拧紧及连接片抓取机构6包括并联平台II602，并联平台II602通过安装板II601与旋转装置4连接，并联平台II602上设有末端执行机构603，所述的末端执行机构603上设有螺栓拧紧筒6034。螺栓拧紧筒6034的内表面与螺帽的外表面相配合；本发明钢拱架拼装时先将钢拱架自带的螺栓对插进相邻钢拱架的螺栓孔内，在采用螺栓拧紧筒6034自带的螺帽将螺栓拧紧；本发明如采用六角螺帽，螺栓拧紧筒6034的内表面为与六角螺帽相配合的正六边形，将六角螺帽卡在螺栓拧紧筒6034内，通过电机控制螺栓拧紧筒6034旋转，实现螺栓的自动拧紧；电机设置在抓手6032上。螺栓拧紧及连接片抓取机构6除了具有螺栓拧紧功能，还具有连接片抓取功能，自带螺栓的钢拱架拼装完成需要撑紧后，撑紧后最末段钢拱架和首段钢拱架之间会有一个缺口，这时候需要螺栓拧紧及连接片抓取机构6来抓取与该缺口相配合的连接片来补上该缺口，以使多段钢拱架与连接片在撑紧状态下闭合成环。

所述的末端执行机构603包括框体6031，框体6031两侧设有抓手6032，抓手6032与框体6031铰接连接，框体6031两侧的抓手6032之间设有伸缩油缸6033，螺栓拧紧筒6034设置在抓手6032上。本发明螺栓拧紧及连接片抓取机构6使用时，是在钢拱架被拼装抓手3抓起后，将螺栓拧紧及连接片抓取机构6移动至两个钢拱架的对接处，使螺栓拧紧筒6034内的螺帽与螺栓对接，并用抓手6032抓紧钢拱架作为支撑，旋转螺栓拧紧筒6034拧紧螺帽即可。

所述的旋转装置4包括支撑环II406和旋转环II405，螺栓拧紧及连接片抓取机构6设置在旋转环II405上。本发明旋转装置4的支撑环II406和旋转环II405的左右移动和旋转原理同拼装环2的支撑环I206和旋转环I205的左右移动和旋转原理相同。通过旋转环II405和旋转环I205的旋转，实现对任意位置钢拱架的拼装和螺栓拧紧工作。

所述的与拼装抓手3相配合还设有钢拱架7，如图9-16所示，所述的钢拱架7包括依次拼装成环的首段钢拱架71、若干段中间段钢拱架72和末段钢拱架75，首段钢拱架71与中间段钢拱架72之间、相邻中间段钢拱架72之间、中间段钢拱架72与末段钢拱架75之间均为锁扣连接，首段钢拱架71与末段钢拱架75之间啮合连接。

所述的中间段钢拱架72两端分别为中间段锁紧端和中间段连接端，所述的中间段锁紧端包括连接块7202和锁紧块7203，所述的中间段连接端包括连接孔7204和锁紧孔7205，所述的连接孔7204与连接块7202相配合，锁紧孔7205与锁紧块7203相配合。

所述的连接块7202上设有滑槽，滑槽内设有挡块7201。

所述的挡块7201与滑槽的底面之间设有弹性结构。连接块7202与锁紧块7203均固连在钢拱架上。挡块7201可以在在滑槽中移动。本发明所述的弹性结构是弹簧等，弹性结构的设置使挡块7201遇到外力可以缩回离，开外力可以伸出。

所述的连接块7202和锁紧块7203分别设有两个，两个连接块7202对称设置，两个锁紧块7203对称设置，两个连接块7202内的挡块7201之间设有弹性结构。本发明所述的弹性结构是弹簧等，两个对称设置的挡块7201之间通过弹性结构连接使挡块7201遇到外力可以缩回，离开外力可以伸出。

所述的锁紧块7203上设有棘齿结构，锁紧孔7205内侧还是有棘齿块7206，棘齿块7206上的棘齿与锁紧块7203上的棘齿结构相啮合。本发明相邻中间段钢拱架上的连接孔7204和锁紧孔7205，连接孔7204与连接块7202相互配合并通过挡块7201锁紧，锁紧孔7205和锁紧块7203相配合并通过棘齿块7206与锁紧块7203上的棘齿结构啮合来锁紧；棘齿块7206固连在钢拱架上，且是悬臂结构，可以实现一定范围的弹性变形摆动。

如图12所示，所述的首段钢拱架71两端分别为首段连接端7101和首段锁紧端7102，所述的首段连接端7101与中间段钢拱架72的中间段锁紧端连接，首段锁紧端7102为棘齿结构。首段连接端7101的结构与中间段连接端的结构相同。

如图13所示，所述的末段钢拱架75两端分别为末段连接端7502和末段锁紧端7501，所述的末段锁紧端7501与中间段钢拱架72的中间段连接端连接，末段连接端7502为棘齿结构；所述末段连接端7502的棘齿结构与首段锁紧端7102的棘齿结构啮合连接。末段锁紧端7501的结构与中间段锁紧端的结构相同。

一种新型智能钢拱架拼装机器人的拼装方法，包括以下步骤：①通过钢拱架运输系统5将钢拱架运送到拼装抓手3的抓取范围内；②控制拼装抓手3抓取首段钢拱架后并旋转拼装环2给中间段钢拱架让位；所述拼装抓手3为串联机械臂，大臂301由I号关节驱动303实现与中臂302之间的移动；II号滑轨304通过安装板安装在中臂302上由II号关节驱动305驱动；III号关节驱动306和V号关节驱动1010用来控制铰接座309的方向；夹抓307由IV号关节号驱动308实现张开和闭合；③抓取第一块的中间段钢拱架后将首段钢拱架与其连接；④依次抓取剩余的钢拱架并将相邻钢拱架之间进行连接；⑤将首段钢拱架和末段钢拱架对接后完成钢拱架环的拼装。

步骤③至步骤⑤所述的抓取第一块的中间段钢拱架后采用螺栓拧紧及连接片抓取机构6将首段钢拱架和中间段钢拱架通过螺栓拧紧连接；依次抓取剩余的钢拱架并采用螺栓拧紧及连接片抓取机构6将相邻钢拱架之间通过螺栓拧紧连接；所有钢拱架拼装完成时形成钢拱架环，此时的钢拱架环处于预紧状态，此时需要将钢拱架环撑紧，钢拱架环撑紧后再将首段钢拱架和最后一块钢拱架对接并通过螺栓拧紧连接后完成钢拱架环的拼装和撑紧。本步骤适合于钢拱架为传统的带有螺栓的钢拱架拼装成环及撑紧，需要配合螺栓拧紧及连接片抓取机构6实现。螺栓拧紧及连接片抓取机构6除了具有螺栓拧紧功能，还具有连接片抓取功能，自带螺栓的钢拱架拼装完成需要撑紧后，撑紧后最末段钢拱架和首段钢拱架之间会有一个缺口，这时候需要螺栓拧紧及连接片抓取机构6来抓取与该缺口相配合的连接片来补上该缺口，以使多段钢拱架与连接片在撑紧状态下闭合成环。

步骤③至步骤⑤所述的抓取第一块的中间段钢拱架后将首段钢拱架与其连接：首先钢拱架拼装机器人抓取首段钢拱架71，然后抓取第一块的中间段钢拱架72，并将首段钢拱架71的首段连接端7101与第一块的中间段钢拱架72的中间段锁紧端相互配合，即将锁紧块7203插入前一环锁紧孔7205中，连接块7202插入前一段钢拱架的连接孔7204中并通过挡块7201防止松脱，以达到首段连接端7101与第一块中间段钢拱架72的中间段锁紧端的预紧状态；

然后若干个中间段钢拱架72依次按照同上过程进行拼装至末段钢拱架拼装完成；所有钢拱架拼装完成时形成钢拱架环，此时的钢拱架环处于预紧状态，此时需要将钢拱架环撑紧到隧道的洞壁上；

当拼装机器人抓手将钢拱架环撑紧时，此时，首段钢拱架的首段连接端7101与中间段钢拱架的中间段锁紧端、相邻中间段钢拱架之间的连接端和锁紧端、中间段钢拱架的锁紧端与末段钢拱架的末段连接端之间的棘齿块7206与锁紧块7203啮合，达到锁紧状态；

最后首段钢拱架的首段锁紧端7102通过棘齿啮合与末环连接端7502锁紧，至此钢拱架拼装并撑紧到洞壁成环，如图9所示。本步骤适合采用不带螺栓的新型钢拱架的拼装成环及撑紧，不需要螺栓的拧紧工作，步骤更加简单，连接更加可靠。本步骤所用的首段钢拱架71、若干段中间段钢拱架72和末段钢拱架75拼装完成后，首段钢拱架71与末段钢拱架75连接处会有部分重合，钢拱架撑紧过程中，靠减少二者的重合长度来保证钢拱架环的完整型，不需要抓取另外的连接片，操作过程更加简单。

Claims (12)

1.一种新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：包括机架（1），机架（1）上设有拼装环（2），所述的拼装环（2）上设有拼装抓手（3）；所述的拼装抓手（3）包括串联连接的大臂（301）、中臂（302）和夹抓（307）；所述的机架（1）下方还设有钢拱架运输系统（5）；钢拱架运输系统（5）为输送轨道，输送轨道上放置运输小车，将钢拱架放置在运输小车上进行运送至拼装抓手（3）下方供其抓起；

所述的机架（1）上设有旋转装置（4），旋转装置（4）上设有螺栓拧紧及连接片抓取机构（6）；所述的螺栓拧紧及连接片抓取机构（6）包括并联平台II（602），并联平台II（602）通过安装板II（601）与旋转装置（4）连接，并联平台II（602）上设有末端执行机构（603），所述的末端执行机构（603）上设有螺栓拧紧筒（6034）；钢拱架拼装时先将钢拱架自带的螺栓对插进相邻钢拱架的螺栓孔内，在采用螺栓拧紧筒（6034）自带的螺帽将螺栓拧紧。

2.根据权利要求1所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述的拼装环（2）包括支撑环I（206），所述的机架（1）上设有滑轨（201），支撑环I（206）通过滑轨（201）与支架（2061）滑动连接，支撑环I（206）一侧设有旋转环I（205），所述的旋转环I（205）内侧设有大齿圈（204），所述的滑轨（201）一端固定在机架（1）上、另一端固定在支撑环I（206）上，所述的支撑环I（206）上设有电机（202），电机（202）的输出轴上设有小齿轮（203），小齿轮（203）与大齿圈（204）相啮合。

3.根据权利要求1所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述的大臂（301）一端与旋转环I（205）连接、另一端与中臂（302）滑动连接，大臂（301）与中臂（302）之间设有I号关节驱动（303），中臂（302）通过连接座（3011）与夹抓（307）连接。

4.根据权利要求3所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述连接座（3011）下部与中臂（302）通过II号滑轨（304）滑动连接，连接座（3011）一侧设有II号关节驱动（305），所述的连接座（3011）上部通过铰接座（309）与夹抓（307）铰接连接，夹抓（307）下部设有III号关节驱动（306）和V号关节驱动（1010）；所述的夹抓（307）包括左夹抓和右夹抓，左夹抓和右夹抓之间设有IV号关节号驱动（308）。

5.根据权利要求4所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述的末端执行机构（603）包括框体（6031），框体（6031）两侧设有抓手（6032），抓手（6032）与框体（6031）铰接连接，框体（6031）两侧的抓手（6032）之间设有伸缩油缸（6033），螺栓拧紧筒（6034）设置在抓手（6032）上。

6.根据权利要求5所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述的旋转装置（4）包括支撑环II（406）和旋转环II（405），螺栓拧紧及连接片抓取机构（6）设置在旋转环II（405）上。

7.根据权利要求1所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：与所述的拼装抓手（3）相配合还设有钢拱架（7），所述的钢拱架（7）包括依次拼装成环的首段钢拱架（71）、若干段中间段钢拱架（72）和末段钢拱架（75），首段钢拱架（71）与中间段钢拱架（72）之间、相邻中间段钢拱架（72）之间、中间段钢拱架（72）与末段钢拱架（75）之间均为锁扣连接，首段钢拱架（71）与末段钢拱架（75）之间啮合连接。

8.根据权利要求7所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述的中间段钢拱架（72）两端分别为中间段锁紧端和中间段连接端，所述的中间段锁紧端包括连接块（7202）和锁紧块（7203），所述的中间段连接端包括连接孔（7204）和锁紧孔（7205），所述的连接孔（7204）与连接块（7202）相配合，锁紧孔（7205）与锁紧块（7203）相配合；所述的连接块（7202）上设有滑槽，滑槽内设有挡块（7201）；所述的挡块（7201）与滑槽的底面之间设有弹性结构；所述的锁紧块（7203）上设有棘齿结构，锁紧孔（7205）内侧还是有棘齿块（7206），棘齿块（7206）上的棘齿与锁紧块（7203）上的棘齿结构相啮合；所述的连接块（7202）和锁紧块（7203）分别设有两个，两个连接块（7202）对称设置，两个锁紧块（7203）对称设置，两个连接块（7202）内的挡块（7201）之间设有弹性结构。

9.根据权利要求8所述的新型智能钢拱架拼装机器人，其特征在于：所述的首段钢拱架（71）两端分别为首段连接端（7101）和首段锁紧端（7102），所述的首段连接端（7101）与中间段钢拱架（72）的中间段锁紧端连接，首段锁紧端（7102）为棘齿结构；所述的末段钢拱架（75）两端分别为末段连接端（7502）和末段锁紧端（7501），所述的末段锁紧端（7501）与中间段钢拱架（72）的中间段连接端连接，末段连接端（7502）为棘齿结构；所述末段连接端（7502）的棘齿结构与首段锁紧端（7102）的棘齿结构啮合连接。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的新型智能钢拱架拼装机器人的拼装方法，其特征在于包括以下步骤：①通过钢拱架运输系统（5）将钢拱架运送到拼装抓手（3）的抓取范围内；②控制拼装抓手（3）抓取首段钢拱架后并旋转拼装环（2）给中间段钢拱架让位；所述拼装抓手（3）为串联机械臂，大臂（301）由I号关节驱动（303）实现与中臂（302）之间的移动；II号滑轨（304）通过安装板安装在中臂（302）上由II号关节驱动（305）驱动；III号关节驱动（306）和V号关节驱动（1010）用来控制铰接座（309）的方向；夹抓（307）由IV号关节号驱动（308）实现张开和闭合；③抓取第一块的中间段钢拱架后将首段钢拱架与其连接；④依次抓取剩余的钢拱架并将相邻钢拱架之间进行连接；⑤将首段钢拱架和末段钢拱架对接后完成钢拱架环的拼装。

11.根据权利要求10所述的新型智能钢拱架拼装机器人的拼装方法，其特征在于：步骤③至步骤⑤所述的抓取第一块的中间段钢拱架后采用螺栓拧紧及连接片抓取机构（6）将首段钢拱架和中间段钢拱架通过螺栓拧紧连接；依次抓取剩余的钢拱架并采用螺栓拧紧及连接片抓取机构（6）将相邻钢拱架之间通过螺栓拧紧连接；所有钢拱架拼装完成时形成钢拱架环，此时的钢拱架环处于预紧状态，此时需要将钢拱架环撑紧，钢拱架环撑紧后再将首段钢拱架和最后一块钢拱架对接并通过螺栓拧紧连接后完成钢拱架环的拼装和撑紧。

12.根据权利要求11所述的新型智能钢拱架拼装机器人的拼装方法，其特征在于：步骤③至步骤⑤所述的抓取第一块的中间段钢拱架后将首段钢拱架与其连接：将首段钢拱架（71）的首段连接端与第一块的中间段钢拱架（72）的中间段锁紧端相互配合，即将锁紧块（7203）插入前一环锁紧孔中，连接块插入前一段钢拱架的连接孔中并通过挡块防止松脱，以达到首段连接端与第一块中间段钢拱架的中间段锁紧端的预紧状态；

然后若干个中间段钢拱架依次按照同上过程进行拼装至末段钢拱架拼装完成；所有钢拱架拼装完成时形成钢拱架环，此时的钢拱架环处于预紧状态，此时需要将钢拱架环撑紧到隧道的洞壁上；

当拼装机器人抓手将钢拱架环撑紧时，此时，首段钢拱架的首段连接端与中间段钢拱架的中间段锁紧端、相邻中间段钢拱架之间的连接端和锁紧端、中间段钢拱架的锁紧端与末段钢拱架的末段连接端之间的棘齿块与锁紧块啮合，达到锁紧状态；

最后首段钢拱架的首段锁紧端通过棘齿啮合与末环连接端锁紧，至此钢拱架拼装并撑紧到洞壁成环。