CN110952789A - 用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人 - Google Patents

用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人 Download PDF

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马荣全
和超
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Abstract

本公开提供了一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人,包括支撑平台、升降部件以及动力吸附装置。升降部件安装在支撑平台上,升降部件能相对支撑平台上升或下降。动力吸附装置安装在升降部件上,能随升降部件整体升降;动力吸附装置用于吸附在吊装的墙体一侧,并使墙体保持竖直状态。本公开的墙体辅助安装机器人通过升降部件和动力吸附装置能很好的与塔吊的墙体配合,使墙体缓缓下降到指定区域,只需要少数人员进行操作即可,安装人员从4人降低为1~2人。操作速度比塔下人员与塔吊上的操纵人员配合要快,能保证安装快速和人员安全。

Description

用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人
技术领域
本公开涉及建筑构件施工领域,尤其涉及一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人。
背景技术
装配式建筑是指使用预制构件在工地装配而成的建筑。叠合剪力墙、梁柱和楼板是装配式建筑施工中常用的预制构件。在建筑施工时,装配式预制构件的吊装与传统现浇结构件的吊装有如下不同:
1.吊装对象变化。装配式构件吊装主要用来吊装PC构件,例如预制墙体、预制柱、预制梁、预制板、预制楼梯、预制阳台,还需要吊装钢筋笼、钢筋等;而传统现浇结构吊装主要用来吊装钢筋、模板、支撑等。
2.吊装作业量不同。装配式构件吊装每平方米建筑面积内大约比传统现浇结构吊装多吊运了0.4方的混凝土,少吊运约4平米的模板。
3.吊装承担的时长不同。装配式结构贯彻整个施工工序流程,而且多数为主线工序,无法穿插施工;传统现浇结构的吊装可以穿插施工。
总体来讲,装配式结构吊装具有吊装的重量大、精度高、频次高的特点。
但是,目前塔吊将吊物移动到作业面上500mm处,需要多个工人安装,需要一个信号工协调塔吊驾驶员。在移动到落位点的过程中,容易出现多人配合不默契、安装不到位等情况,需要反复调整,安全性和时间都难以保证。
发明内容
为了解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个,本公开提供了一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人。
根据本公开的一个方面,一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人,包括:
支撑平台;
升降部件,安装在所述支撑平台上,所述升降部件能相对所述支撑平台上升或下降;以及
动力吸附装置,安装在所述升降部件上,能随所述升降部件整体升降;所述动力吸附装置用于吸附在吊装的墙体一侧,并使墙体保持竖直状态。
根据本公开的至少一个实施方式,所述动力吸附装置包括:
吸盘,安装在所述升降部件上,所述吸盘的吸附面竖直向外,所述吸盘设有抽气口;以及
电动抽气泵,通过管路与所述吸盘的抽气口连接,用于抽出所述吸盘内气体。
根据本公开的至少一个实施方式,所述升降部件采用液压升降杆,所述液压升降杆竖直安装在所述支撑平台上;所述动力吸附装置安装在所述液压升降杆的伸缩端。
根据本公开的至少一个实施方式,所述支撑平台设有水平调整机构;所述液压升降杆与所述水平调整机构连接;所述水平调整机构用于带动所述液压升降杆水平移动。
根据本公开的至少一个实施方式,所述水平调整机构包括:
驱动电机,安装在所述支撑平台;
滚珠丝杠,水平设置在所述支撑平台;所述驱动电机与所述滚珠丝杠连接,用于驱动所述滚珠丝杠转动;以及
支座,与所述滚珠丝杠螺纹连接,在所述滚珠丝杠带动下水平移动;所述液压升降杆安装在所述支座上。
根据本公开的至少一个实施方式,所述支撑平台设有滚轮、驱动装置和定位装置;所述驱动装置驱动所述滚轮转动;所述定位装置用于确定所述支撑平台的移动位置。
根据本公开的至少一个实施方式,所述定位装置包括射频识别装置和水平陀螺仪;所述射频识别装置用于识别地面上设置的位置标记;所述水平陀螺仪用于检测所述支撑平台的倾覆角度。
根据本公开的至少一个实施方式,所述定位装置还包括导航装置,所述导航装置与建筑信息模型结合判断所述支撑平台所处的空间位置。
根据本公开的至少一个实施方式,所述滚轮包括第一驱动轮、第二驱动轮和辅助轮;所述第一驱动轮和所述第二驱动轮相互独立驱动。
根据本公开的至少一个实施方式,所述支撑平台还设有控制装置,控制装置分别连接所述驱动装置和所述定位装置,用于根据所述定位装置的信息控制所述驱动装置动作。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式,并与其说明一起用于解释本公开的原理,其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解,并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本公开墙体辅助安装机器人的示例性实施方式的整体结构正视图。
图2是本公开墙体辅助安装机器人的示例性实施方式的整体结构侧视图。
附图标记说明:
1、支撑平台;2、升降部件;3、动力吸附装置;4、水平调整机构;5、第一驱动轮;6、第二驱动轮;7、辅助轮;8、电池;9、走线槽;10、定位装置;11、驱动装置;12、照明装置
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容,而非对本公开的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
装配式结构吊装具有吊装的重量大、精度高、频次高的特点。但是,目前塔吊将吊物移动到作业面上500mm处,需要多个工人安装,需要一个信号工协调塔吊驾驶员。在移动到落位点的过程中,容易出现多人配合不默契、安装不到位等情况,需要反复调整,安全性和时间都难以保证。
故此本公开针对装配式结构吊装施工,力图解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个,揭示了一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人。
在本公开的申请文件中,为便于描述墙体辅助安装机器人中各构件的位置关系,以施工时墙体辅助安装机器人的方位为标准,将墙体辅助安装机器人的上下高度方向称为纵向或纵向;与纵向垂直的方向称为水平方向,以与墙体平行的水平方向称为左右方向。
根据本公开的一个方面,参见图1所示的本公开墙体辅助安装机器人的示例性实施方式的整体结构正视图,以及图2所示的本公开墙体辅助安装机器人的示例性实施方式的整体结构侧视图,提供了一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人,包括支撑平台1、升降部件2以及动力吸附装置3。支撑平台1作为整个机构的支撑底座,用来稳定支撑其他部件。可选的,可以将支撑平台1做成可移动式的,或放置在可移动的底盘上面。也可以将支撑平台1的顶部做成水平面,以方便安装其他部件。例如,可以将支撑平台1做成箱体,箱体的底部安装轮子,箱体内可以安装电池8及定位装置10等其他部件,并用来走线。支撑平台1也可以采用桁架或框架结构的形式,放置在可移动的小车底盘上。升降部件2安装在支撑平台1上,升降部件2能相对支撑平台1上升或下降。升降部件2的作用是为了在竖直方向上调整高度,以便在墙体吊装时调整墙体的上下位置。升降部件2的实现形式可以有多种,常见的可以是液压、气动或电动伸缩装置和升降平台等形式。动力吸附装置3安装在升降部件2上,能随升降部件2整体升降。动力吸附装置3用于吸附在吊装的墙体一侧,并使墙体保持竖直状态,方便调整墙体在竖直平面内的位置。动力吸附装置3吸附墙体的原理是采用真空吸附的原理,本领域技术人员可以理解,动力吸附装置3的设置形式如大小和个数需要满足保持住墙体的竖直状态保证不倾覆的要求。动力吸附装置3可以采用液压驱动、电动或气压驱动等各种形式来进行抽真空。动力吸附装置3作为与墙体进行吸附的部件,可以位于整个墙体辅助安装机器人的侧面,以便能与竖直状态的墙体进行接触并吸附。在塔吊将吊物移动至指定位置时,塔吊与墙体辅助安装机器人协同动作,调整墙体水平方向的位置,电动吸盘吸附吊物。
本公开的墙体辅助安装机器人通过升降部件2和动力吸附装置3能很好的与塔吊的墙体配合,使墙体缓缓下降到指定区域并调整墙体竖直方向的位置,只需要少数人员进行操作即可,安装人员从4人降低为1~2人。操作速度比塔下人员与塔吊上的操纵人员配合要快,能保证安装快速和人员安全。
在本公开的一个实施方式中,动力吸附装置3采用电动吸盘,包括吸盘以及电动抽气泵。吸盘安装在升降部件2上,可以直接安装在升降部件2上,也可以通过中间连接件安装在升降部件2上,例如通过横向支撑杆连接到升降部件2上。吸盘的吸附面竖直向外,吸盘设有抽气口。电动抽气泵通过管路与吸盘的抽气口连接,用于抽出吸盘内气体。电动抽气泵可以设置在支撑平台1内,通过内部走线与吸盘的抽气口连接。可以通过调整电动抽气泵的电流来调整抽气功率,以控制吸附力的大小。吸盘的吸附力产生的与墙体之间的侧摩擦力与升降部件2的支撑力平衡,保证升降部件2下降速度与墙体的下降速度相同,升降部件2在下降过程中,吸盘表面始终垂直于地面。
在本公开的一个实施方式中,升降部件2采用液压升降杆,液压升降杆是指通过液压力使伸缩杆相对于液压缸伸缩的装置。液压升降杆竖直安装在支撑平台1上;动力吸附装置3安装在液压升降杆的伸缩端。液压升降杆的液压动力源可以设置在支撑平台1内,液压管线从支撑平台1内部连接到液压升降杆。
进一步地,支撑平台1还可以设有水平调整机构4。液压升降杆与水平调整机构4连接;水平调整机构4用于带动液压升降杆水平移动。水平调整机构4的结构用于实现液压升降杆水平方向的位置调整,可以设置成水平面内的液压驱动装置,或电动平移装置如电缸。吊装的墙体吸附在动力吸附装置3后,通过液压升降杆调整竖直方向的位置,通过水平调整机构4调整水平方向通常为左右方向的位置。
进一步地,水平调整机构4采用滚珠丝杠机构,包括驱动电机、滚珠丝杠以及支座。驱动电机安装在支撑平台1中。滚珠丝杠水平设置在支撑平台1中;为了调整墙体在左右方向上的位置,滚珠丝杠的轴向设置为与左右方向一致。驱动电机与滚珠丝杠连接,用于驱动滚珠丝杠转动。支座与滚珠丝杠螺纹连接,支座相当于滚珠丝杠的滑块,在滚珠丝杠带动下水平移动。液压升降杆安装在支座上,跟随支座在左右方向移动,来调整墙体的左右位置。水平调整机构4可以采用遥控或现场控制的方式,例如驱动电机采用伺服控制电机。
在本公开的一个实施方式中,支撑平台1设有滚轮、驱动装置11和定位装置10。滚轮设置在支撑平台1的底部,可以设置四个或三个滚轮。驱动装置11驱动滚轮转动;定位装置10用于确定支撑平台1的移动位置。支撑平台1可以设置成箱体形式,支撑平台1内可以安装驱动装置11、电池8和定位装置10。电池8给驱动装置11和定位装置10供电。定位装置10可以采用位置传感器、射频识别装置(RFID)、GPS定位芯片或北斗导航定位芯片等不同的装置。定位装置10可以与BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)结合,来判断支撑平台1在目标墙体构成的空间中的位置和地面指定位置。
在本公开的一个实施方式中,定位装置10包括射频识别装置和水平陀螺仪。射频识别装置用于识别地面上设置的位置标记。水平陀螺仪用于检测支撑平台1的倾覆角度。在施工过程中,根据需要在墙体辅助安装机器人需要到达的指定位置上设置射频标识如标签,当墙体辅助安装机器人根据导航自动移动到该位置附近或通过人力移动到该位置附近时,射频识别装置能够识别出地面上设置的射频标识,并发送提示信号,如提示音或提示灯。可以通过人力将墙体辅助安装机器人调整到位或通过支撑平台1自身的驱动装置11自动将墙体辅助安装机器人调整到位。由于墙体的重量一般较大,为防止支撑平台1由于重心不稳而倾覆,水平陀螺仪可以实时检测支撑平台1的倾覆角度,如果倾覆角度超过预设值,则给出提示信息,或通过驱动装置11前后移动支撑平台1的位置、调整水平调整机构4和液压升降杆的伸出高度来使墙体辅助安装机器人的重心平衡,保证墙体平稳下落至施工位置。
进一步地,定位装置10还包括导航装置,导航装置可以与建筑信息模型结合判断支撑平台1所处的空间位置。建筑信息模型能够显示整个施工目标建筑的位置和几何信息,通过导航装置返回的位置信息来判断支撑平台1所处的空间位置,与指定位置相比较进行导航。
在本公开的一个实施方式中,滚轮可以包括第一驱动轮5、第二驱动轮6和辅助轮7。驱动轮采用独立驱动,即第一驱动轮5和第二驱动轮6相互独立驱动。可以通过一个驱动装置11结合两套独立的传动系统分别驱动两个驱动轮,也可以采用两个驱动装置11分别驱动两个驱动轮。采用两轮独立驱动可以使两轮反向驱动,或通过两轮速度差或反向速度差控制支撑平台1的移动方向。方便通过双轮控制机器人身体在水平面的移动,自动调整机器人到达指定位置。
进一步地,支撑平台1还设有控制装置,控制装置分别连接驱动装置11和定位装置10,用于根据定位装置10的信息控制驱动装置11动作。可选的,支撑平台1朝向施工墙体的前方还可以设置照明装置12,如补光灯,方便夜间施工。支撑平台1内部还可以设置各种走线槽9,方便电线和管路的布置。
本公开的墙体辅助安装机器人在施工时:
墙体辅助安装机器人利用定位装置10到达预计就位点。
塔吊将吊物(墙体)移动至指定位置,塔吊与墙体辅助安装机器人协同动作,调整墙体水平方向内的位置,使电动吸盘吸附在墙体的一侧。
利用射频识别装置识别地面上的射频标识,地面上的射频标识一般设置在指定的就位点,使墙体辅助安装机器人移动到就位点。
利用液压升降杆和水平调整机构4与塔吊配合缓缓降下墙体。
在人工的辅助下将墙体安置在指定区域。
电动吸盘与墙体脱离,塔吊与墙体脱钩,完成吊装操作。
本公开的墙体辅助安装机器人通过升降部件2和动力吸附装置3能很好的与塔吊的墙体配合,使墙体缓缓下降到指定区域,只需要少数人员进行操作即可,安装人员从4人降低为1~2人。操作速度比塔下人员与塔吊上的操纵人员配合要快,能保证安装快速和人员安全。将单个楼板的安装时间控制在10分钟以内。质量通过率一次性达标。墙体辅助安装机器人通过控制驱动轮的驱动装置11、水平调整机构4和液压升降杆来调整自身的平衡,适应墙体的移动方向,保证墙体平稳下落至施工位置。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解,上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开,而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言,在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型,并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种用于装配式吊装的墙体辅助安装机器人,其特征在于,包括:
支撑平台;
升降部件,安装在所述支撑平台上,所述升降部件能相对所述支撑平台上升或下降;以及
动力吸附装置,安装在所述升降部件上,能随所述升降部件整体升降;所述动力吸附装置用于吸附在吊装的墙体一侧,并使墙体保持竖直状态。
2.如权利要求1所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述动力吸附装置包括:
吸盘,安装在所述升降部件上,所述吸盘的吸附面竖直向外,所述吸盘设有抽气口;以及
电动抽气泵,通过管路与所述吸盘的抽气口连接,用于抽出所述吸盘内气体。
3.如权利要求1所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述升降部件采用液压升降杆,所述液压升降杆竖直安装在所述支撑平台上;所述动力吸附装置安装在所述液压升降杆的伸缩端。
4.如权利要求3所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述支撑平台设有水平调整机构;所述液压升降杆与所述水平调整机构连接;所述水平调整机构用于带动所述液压升降杆水平移动。
5.如权利要求4所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述水平调整机构包括:
驱动电机,安装在所述支撑平台;
滚珠丝杠,水平设置在所述支撑平台;所述驱动电机与所述滚珠丝杠连接,用于驱动所述滚珠丝杠转动;以及
支座,与所述滚珠丝杠螺纹连接,在所述滚珠丝杠带动下水平移动;所述液压升降杆安装在所述支座上。
6.如权利要求1所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述支撑平台设有滚轮、驱动装置和定位装置;所述驱动装置驱动所述滚轮转动;所述定位装置用于确定所述支撑平台的移动位置。
7.如权利要求6所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述定位装置包括射频识别装置和水平陀螺仪;所述射频识别装置用于识别地面上设置的位置标记;所述水平陀螺仪用于检测所述支撑平台的倾覆角度。
8.如权利要求7所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述定位装置还包括导航装置,所述导航装置与建筑信息模型结合判断所述支撑平台所处的空间位置。
9.如权利要求6所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述滚轮包括第一驱动轮、第二驱动轮和辅助轮;所述第一驱动轮和所述第二驱动轮相互独立驱动。
10.如权利要求9所述的墙体辅助安装机器人,其特征在于,所述支撑平台还设有控制装置,控制装置分别连接所述驱动装置和所述定位装置,用于根据所述定位装置的信息控制所述驱动装置动作。
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