CN111733676B - 一种沥青填坑道路施工机器人装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，包括架体，架体能够被控制前进，架体下部设有探测单元、加料装置和辊压组件，所述的探测单元用于测量道路坑洼缺口的体积，所述的加料装置用于向坑洼缺口添加沥青物料，并且添加沥青物料的量能够被控制，所述的辊压组件用于压平坑洼缺口内的沥青物料，其特征在于，所述的探测单元包括升降杆，升降杆的末端设有探测末端，探测末端内设有气腔，探测末端内还设有若干个从气腔延伸到探测底面外部的竖直道，每个竖直道内设有一个插入杆，每个插入杆的长度相同，插入杆末端受到压力时能够在竖直道内移动，探测末端的两端还设有固定耳。

Description

一种沥青填坑道路施工机器人装置及施工方法

技术领域

本发明涉及道路施工领域。

背景技术

沥青路面坑槽修补工艺大体可分为三种冷料冷补工艺（新型修补材料）、热料热补工艺和热料冷补工艺，每种方法都有各自的特点，适应的情况也不同，施工人员要根据实际情况选择相应适当的方法。

现有的沥青修补路面都是清理缺口，向缺口中加入一定的沥青，然后再压平，这种方式导致加入沥青的量很难根据缺口大小控制，一方面使得沥青浪费，另一方面导致修补后的路面也不平整。

发明内容

本发明的目的在于：一种沥青填坑道路施工机器人装置，包括架体，架体能够被控制前进，架体下部设有探测单元、加料装置和辊压组件，所述的探测单元用于测量道路坑洼缺口的体积，所述的加料装置用于向坑洼缺口添加沥青物料，并且添加沥青物料的量能够被控制，所述的辊压组件用于压平坑洼缺口内的沥青物料，其特征在于，所述的探测单元包括升降杆，升降杆的末端设有探测末端，探测末端内设有气腔，探测末端内还设有若干个从气腔延伸到探测底面外部的竖直道，每个竖直道内设有一个插入杆，每个插入杆的长度相同，插入杆末端受到压力时能够在竖直道内移动，探测末端的两端还设有固定耳以使得插入杆进入道路坑洼缺口的时候固定耳和地面接触，在使用的时候道路坑洼缺口不同的位置有不同的深度，以使得不同位置的升降杆插入竖直道的深度不同进而在插入杆的末端形成和道路坑洼缺口向适应的轮廓；所有插入杆插入到竖直道内的体积和与道路坑洼缺口的体积成反比，根据气腔内的气压变化获得道路坑洼缺口体积数据，并根据该体积数据控制加料装置向道路坑洼缺口添加相适应的物料，进而使得物料的量和缺口大小相适应，一方面防止沥青的浪费，同时使得路面修补的更加的平整。

附图说明

图1是是本发明施工机器人的示意图；

图2是探测单元插入地面缺口时的示意图；

图3是探测单元未插入地面缺口时的示意图；

图4是探测单元立体图；

图5是从图1A-A1面观察到的架体；

图6是连接件和架体的连接示意图；

图中标记：图中标记：100-探测单元，110-气腔，120-固定耳，130-竖直道，140-插入杆，150-升降杆，200-地面，300-架体，310-侧壁，400-加料装置，410-搅拌装置，411-电机，412-转轴，413-叶片，420-出料口，430-传送带，440-第一转轮，450-第二转轮，500-第一滚轮，600-第二滚轮，700-辊压组件，710-连接件，720-压辊，800-第二辊压组件，810-第二连接件，820-第二压辊，910-电机，920-丝杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

如图1所示，本发明公开了一种沥青填坑道路施工机器人装置，包括架体300，架体能够被控制前进，架体下部设有探测单元100、加料装置400和辊压组件700，所述的探测单元100用于测量道路坑洼缺口的体积，所述的加料装置用于向坑洼缺口添加沥青物料，并且添加沥青物料的量能够被控制，所述的辊压组件用于压平坑洼缺口内的沥青物料，架体还设有辊压组件700包括和架体连接的连接件710和压辊720，连接件和压辊连接，压辊用于对填充后的沥青进行压平压实。

架体上设有用于驱动架体前进的第一滚轮500和第二滚轮600，通常情况下，一个架体连接有四个滚轮，滚轮也使得架体能够转动方向，其为现有技术。

如图3所示，所述的探测单元100包括升降杆150，升降杆的末端设有探测末端，所述的升降杆能够伸缩升降，当不需要探测缺口体积的时候，升降杆升起使得探测末端远离地面，当需要探测缺口体积的时候，升降杆将探测末端放下，使得探测末端能够进入缺口内。所述的探测末端是一个圆柱体或者正方体的结构，其大小足够的大，使得其能够覆盖大多数的缺口。

进一步的如图3所示，探测末端内设有气腔110，探测末端内还设有若干个从气腔延伸到探测底面外部的竖直道130，每个竖直道内设有一个插入杆140，每个插入杆的长度相同，插入杆末端受到压力时能够在竖直道内移动，气腔是密封的，使得插入杆向竖直通道内移动的时候，气腔110的气压能够变化。探测末端的两端还设有固定耳120以使得插入杆140进入道路坑洼缺口的时候固定耳和地面接触，在使用的时候道路坑洼缺口不同的位置有不同的深度，以使得不同位置的升降杆插入竖直道的深度不同进而在插入杆的末端形成和道路坑洼缺口向适应的轮廓，本发明中插入杆的数量足够的多，使得插入杆末端的轮廓接近缺口的实际轮廓以减少误差。所有插入杆插入到竖直道内的体积和与道路坑洼缺口的体积成反比，根据气腔内的气压变化获得道路坑洼缺口体积数据，并根据该体积数据控制加料装置向道路坑洼缺口添加相适应的物料。

插入杆末端设置有位于竖直道内的活塞，活塞能够在竖直道内自由移动，活塞可由常见的橡胶等材料制成，探测末端的截面为正方形或者圆形，气腔110内设有气压传感器，该气压传感器能够检测气腔内的气压，气压传感器和控制器连接，控制器和加料装置连接，控制器根据气压传感器检测到的数据控制加料装置。所述的加料装置400内设有搅拌装置410，搅拌装置用于搅拌加料装置内的沥青物料，搅拌装置包括电机411、转轴412和叶片413，转轴和电机连接，转轴上设有叶片413。所述的加料装置包括有一个出料口420，出料口至少有一段竖直分布的通道，通道侧面设有第一转轮440和第二转轮450，第一转轮和第二转件设有传送带430，第一转轮和第二转轮的至少一个能够被控制，使得其能够驱动传动带传动，传动带上设有凸起以带动沥青物料。

本发明还公开了一种沥青填坑道路施工方法，所述的道路施工机器人装置，步骤如下：

第一步，将探测单元压到平整地面上，直至所有插入杆完全插入竖直道内，此时两个固定耳和地面接触，此时获得气腔内的气压为P1;

第二步，将探测单元插入到道路坑洼缺口处，直至两个固定耳和平整地面接触，此时气腔内的压力为P2;

第三步，根据气腔内的气压计算道路坑洼缺口体积数据；

第四步，根据道路坑洼缺口体积数据控制加料装置加入相适应的沥青物料。

在本发明中P1和P2差值可安下述方法计算出缺口体积，每个插入杆露出探测末端的体积为L，数量为N，初始状态下，气腔内的气压为P0，这个时候可向竖直道内分多次插入不同数量的插入杆，以气腔内的气压为横坐标，插入杆插入竖直道内的体积和为纵坐标，绘制函数曲线，然后在上述第三步中根据获得的气压数据在函数曲线上获得插入杆插入竖直道内的体积数据，插入杆的总体积数据减去插入杆插入竖直道内的体积数据即为道路坑洼缺口体积数据。加料装置加入到缺口的沥青物料体积或者重量通常情况下和道路坑洼缺口体积成恒定的比例，具体根据沥青种类和路面要求设定，在一个具体实施例中体积比为1.2。

上述所述的辊压组件700只有一个压辊，在压实沥青填坑的时候，由于反向力的作用会使得整个架体朝着相反的方向前进，导致架体不稳定，不利于压实操作。因此，在另一个优选的实施例当中，所述的架体安装有沥青填坑施工压辊组件，所述的压辊组件安装在机架上，具体的如图5所示为图1中A-A1面的侧面观察图，图5显示了一种实施方式，压辊组件包括位于机架侧边的侧壁310所述的侧壁上设有电机910，所述的电机连接有丝杆920，电机能够驱动丝杆转动，机架上安装有辊压组件700以及第二辊压组件800，所述的辊压组件包括有连接件710以及位于连接件末端的压辊720压辊对沥青物料进行压实，连接件和机架活动连接并且能够相对架体沿着丝杆的轴向移动，连接件和丝杆螺纹连接，使得丝杆转动驱动连接件沿着丝杆的轴向方向移动；所述的第二辊压组件800，包括第二连接件810以及位于第二连接件末端的第二压辊820，第二压辊对沥青物料进行压实，第二连接件和机架活动连接并且能够相对架体沿着丝杆的轴向移动，第二连接件和丝杆螺纹连接，使得丝杆转动驱动第二连接件沿着丝杆的轴向方向移动，当丝杆转动的时候，第一连接件和第二连接件的移动方向相反，压辊720和第二压辊重量相同，所述的连接件的末端设有一个丁字形卡部，机架的底部设有一个卡槽，卡部卡入卡槽当中以限制连接件和机架分离，同时能够使得连接件相对机架沿着丝杆的轴向移动。所述的丝杆包括有和电机连接的第一丝杆，与第一丝杆连接的分离部、与分离部连接的第二丝杆，电机通过第一丝杆能够驱动第二丝杆转动，第一丝杆和第二丝杆的螺纹方向相反。

当需要压实沥青物料的时候，驱动电机910工作，第二压辊820和压辊720朝着相反的方向运动，如图5中，第二压辊朝着左运动，压辊720朝着右运动，两者的运动方向相反，重量相同，因此整个架体可以保持不动，提高了架体的稳定性以及对沥青的压实效果，使得沥青表面更加的平整。

Claims (9)

1.一种沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，包括架体（300），架体能够被控制前进，架体下部设有探测单元（100）、加料装置（400）和辊压组件（700），所述的探测单元（100）用于测量道路坑洼缺口的体积，所述的加料装置用于向坑洼缺口添加沥青物料，并且添加沥青物料的量能够被控制，所述的辊压组件用于压平坑洼缺口内的沥青物料，其特征在于，所述的探测单元（100）包括升降杆（150），升降杆的末端设有探测末端，探测末端内设有气腔（110），探测末端内还设有若干个从气腔延伸到探测底面外部的竖直道（130），每个竖直道内设有一个插入杆（140），每个插入杆的长度相同，插入杆末端受到压力时能够在竖直道内移动，探测末端的两端还设有固定耳（120）以使得插入杆（140）进入道路坑洼缺口的时候固定耳和地面接触，在使用的时候道路坑洼缺口不同的位置有不同的深度，以使得不同位置的升降杆插入竖直道的深度不同进而在插入杆的末端形成和道路坑洼缺口相适应的轮廓；所有插入杆插入到竖直道内的体积和与道路坑洼缺口的体积成反比，根据气腔内的气压变化获得道路坑洼缺口体积数据，并根据该体积数据控制加料装置向道路坑洼缺口添加相适应的物料。

2.根据权利要求1所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，插入杆末端设置有位于竖直道内的活塞，活塞能够在竖直道内自由移动。

3.根据权利要求2所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，探测末端的截面为正方形或者圆形。

4.根据权利要求3所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于， 气腔（110）内设有气压传感器，该气压传感器能够检测气腔内的气压，气压传感器和控制器连接，控制器和加料装置连接，控制器根据气压传感器检测到的数据控制加料装置。

5.根据权利要求4所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，所述的架体还设有辊压组件（700）包括和架体连接的连接件（710）和压辊（720），连接件和压辊连接。

6.根据权利要求5所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，所述的加料装置（400）内设有搅拌装置（410），搅拌装置用于搅拌加料装置内的沥青物料，搅拌装置包括电机（411）、转轴（412）和叶片（413），转轴和电机连接，转轴上设有叶片（413）。

7.根据权利要求6所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，架体上设有用于驱动架体前进的第一滚轮（500）和第二滚轮（600）。

8.根据权利要求7所述的沥青填坑道路施工机器人装置，其特征在于，所述的加料装置包括有一个出料口（420），出料口至少有一段竖直分布的通道，通道侧面设有第一转轮（440）和第二转轮（450），第一转轮和第二转件设有传送带（430）。

9.一种沥青填坑道路施工方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的道路施工机器人装置，步骤如下：

第一步，将探测单元压到平整地面上，直至所有插入杆完全插入竖直道内，此时两个固定耳和地面接触，此时获得气腔内的气压为P1;

第二步，将探测单元插入到道路坑洼缺口处，直至两个固定耳和平整地面接触，此时气腔内的压力为P2;

第三步，根据P1和P2差值计算道路坑洼缺口体积数据；

第四步，根据道路坑洼缺口体积数据控制加料装置加入相适应的沥青物料。

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