CN113226961A - 用于运载和放置细长物件的半自动系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了对一种半自动设备(10)的改进。在具有门架子组件(100)、可运动地安装在门架子组件(100)上的电车子组件(200)和安装在电车子组件(200)上的致动子组件(300)的设备中，该改进包括夹持器子组件(400)，其可操作地连接到致动子组件(300)。这些子组件的运动被控制系统部分地控制，所述控制系统控制与这些子组件中的一个或多个子组件相关联的驱动系统。门架子组件(100)包括桥接构件(102)，其用于横向地跨越工作场地的选定段。电车子组件(200)包括电车(202)，其横向地沿着桥接构件(102)行进。致动子组件(300)包括至少一个运动致动器，其用于控制夹持器子组件(400)在大致竖直的方向上的运动，并且可以包括额外的运动致动器，其用于在大致水平的方向上的运动。夹持器子组件(400)包括被动致动的夹持器(402)，其用于提升、运输和放置物件(52、54)，并且尤其细长物件，例如，用在道路和其它水泥表面构造中的增强条。

Description

用于运载和放置细长物件的半自动系统

技术领域

本发明涉及建筑装备，并且更具体地，本发明涉及一种用于在工作场地处根据计划运输和放置物件的半自动组件。

背景技术

建筑是一项劳动密集型的且耗时的作业。混凝土板(诸如用于道路、桥梁、地板、墙板、隧道、高架桥、预制建筑元件以及其它室外和室内表面而制成的那些混凝土板)由增强的混凝土与增强材料一起制成，所述增强材料典型地为增强条或钢筋的形式，其被放置在预先计划的网格图案中。钢筋沿着施工现场表面的长度和宽度放置，所述施工现场表面例如为道路、跑道和桥梁表面、隧道、墙板、预制建筑元件和地板。例如，道路的宽度典型地在35英尺到几百英尺之间的范围内，道路的长度达数英里。虽然桥面板典型地不长，但是经常桥面板的宽度与道路的宽度相匹配。桥梁和道路尤其在上坡道和下坡道上呈曲线形。混凝土道路表面和桥梁表面典型地需要处于网格图案中的两层钢筋，其被称为网格垫，其中钢筋条沿着表面的长度和宽度延展并且在表面的长度和宽度交叉时相交。钢筋的标准长度为40英尺至50英尺，典型地最大达到60英尺。对于横过道路或桥面板的宽度彼此大致平行定位的钢筋的横向长度而言，网格间距为介于4英寸和14英寸之间，并且更普遍地为介于5英寸和12英寸之间。网格垫的层之间的间距经常在2英寸和8英寸之间。在钢筋的长度相遇而不是将钢筋的长度端部对端部放置或不是在端部之间留有空隙的情况下，钢筋的段被放置成在搭接接头中彼此重叠了几英寸或几英尺，以创建连续长度的增强件。钢筋网格向混凝土结构添加了结构和抗拉完整性。钢筋由碳钢、不锈钢或玻璃纤维制成，并且可以是裸露的、电镀的或环氧涂层的。

当前，钢筋被手动地放置。钢筋束被预先切割成期望的长度。所形成的钢筋典型地通过卡车被递送到施工现场，并且然后通过起重机运动到更靠近活跃的工作场地的位置。然后，建筑工人必须自己根据施工计划在需要的时候将每个长度的钢筋各个地提升、运动和放置。尤其在包括经常走在不平坦的表面上的许多小时的劳动之后，这些钢筋条是沉重的，并且有时是笨重的。

在建筑项目的进程中，手动运载和放置钢筋和其它细长物件由于工人扭伤脚踝、拉伤背部、跌倒和其它关节和肌肉受伤而给工人造成严重的受伤风险。近年来，这种工作对工人造成的身体伤害加上人口结构的变化已经使进入建筑领域的工人的数量减少。因此，需要可替代的方式来执行劳动密集型的任务。

发明内容

本文描述的系统和设备解决了在例如需要增强的混凝土板的许多建筑项目中的任一项中与对体力要求较高的任务有关联的问题。

已经开发出一种半自动设备，其将细长物件提升、运输和放置在工作场地处的预先计划的位置中。该设备通常包括：门架子组件，所述门架子组件包括桥接构件和门架驱动系统，所述桥接构件用于在使用中横向地跨越工作场地的选定段；电车(tram)子组件，所述电车子组件被可运动地安装在所述门架子组件上并且包括至少一个电车和电车驱动系统；致动子组件，所述致动子组件被安装在所述电车子组件上，所述致动子组件包括运动致动器和致动器驱动系统；夹持器子组件，所述夹持器子组件可操作地连接到所述运动致动器；以及控制系统。

该设备对半自动组件和设备进行了改进，所述半自动组件和设备包括：门架子组件，所述门架子组件包括桥接构件和门架驱动系统，所述桥接构件用于在使用中横向地跨越工作场地的选定段，所述门架驱动系统用于实现所述门架子组件沿着所述工作场地的所述选定段的第一路径的行进；电车子组件，所述电车子组件被可运动地安装在所述门架子组件上并且包括电车和电车驱动系统，所述电车驱动系统用于实现所述电车沿着所述桥接构件的跨度沿着第二路径的行进；以及致动子组件，所述致动子组件被安装在所述电车子组件上，所述致动子组件包括运动致动器和致动器驱动系统，所述致动器驱动系统用于实现沿着与所述第二路径大致垂直的第三路径的行进。在各个方面中，所述改进包括：夹持器子组件，所述夹持器子组件从所述致动子组件的所述运动致动器悬置并且是可借助所述致动子组件的所述运动致动器运动的，其中，所述夹持器子组件包括用于夹持和释放物件的至少一个夹持器；以及控制系统。所述控制系统包括感测功能、建模功能和执行功能。所述感测功能接收感观信号，并且将所述感观信号传达到至少所述建模功能。所述建模功能动态地计算至少所述夹持器相对于所述工作场地的姿态，将所述姿态计算与用于在所述工作场地上放置多个物件的计划进行协调以生成协调计算，并且将所述协调计算传达到所述执行功能。所述执行功能将运动信号传达到所述门架驱动系统、所述电车驱动系统和所述致动器驱动系统中的一个或多个，用于分别沿着所述第一路径、所述第二路径和所述第三路径中的一个或多个进行协调运动，以便定位所述夹持器子组件来用于对所述多个物件进行提升、运输和放置中的一项或多项。

所述夹持器子组件可以包括从所述运动致动器悬置的臂以及从所述臂悬置的多个夹持器。在某些方面中，可以存在有连接器和马达，所述臂从所述连接器开始从所述运动致动器悬置，所述马达用于使所述连接器绕所述第三路径的轴线旋转。

在某些方面中，每个夹持器都可以包括：至少一对可铰接的指状物，所述至少一对可铰接的指状物以部分闭合间隔的关系朝向彼此偏压；以及指状物致动构件，所述指状物致动构件用于打开和闭合所述至少一对指状物。所述一对指状物中的每个指状物都可以包括彼此可枢转地连接的基部部分和鳍板(flipper)部分，其中，所述基部部分可操作地连接到所述指状物致动构件并且所述鳍板部分具有渐缩的端部以用于与物件初始接合。每个指状物还都可以包括至少一个弹簧构件，所述至少一个弹簧构件用于将所述鳍板部分朝向所述基部部分偏压。所述指状物致动构件可以包括：具有上表面和下表面的基板，所述下表面被配置为用于与物件接触；一组从动齿轮，所述一组从动齿轮可操作地连接到所述一对指状物，使得所述一组从动齿轮在第一方向上的运动闭合所述一对指状物并且使得所述一组从动齿轮在第二方向上的运动打开所述一对指状物；驱动齿轮，所述驱动齿轮可操作地连接到所述一组从动齿轮，使得所述驱动齿轮的运动转换成所述一组从动齿轮的运动，其中，所述驱动齿轮具有连接到所述基板的所述上表面的底部部分、顶部部分和锁定部分，所述锁定部分被定位在所述驱动齿轮的所述顶部部分和所述底部部分之间，并且所述驱动齿轮朝向其中所述一对指状物打开的解锁位置偏压。所述指状物致动构件还可以包括致动器，所述致动器具有锁定构件，所述锁定构件被偏压成用于当在所述第三路径的方向上对所述基板的所述下表面施加这样的力时被动地与所述驱动齿轮的所述锁定部分进行锁定接合，所述力足以使所述驱动齿轮的所述锁定部分运动成与所述致动器的所述锁定构件对准并且运动到其中所述一对指状物闭合的锁定位置中。所述致动器优选地响应于来自所述控制系统的信号以使所述锁定构件主动地退出与所述锁定部分的接合，以便使所述驱动齿轮自由地朝向所述解锁位置运动。

在各个方面中，所述致动器可以是具有腔体的螺线管，并且所述锁定构件可以是可滑动地安装在所述腔体中的柱塞。所述驱动齿轮的所述锁定部分可以是用于接收所述柱塞的开口的形式。所述指状物致动构件还可以包括齿轮箱，所述齿轮箱用于容纳所述一组从动齿轮和至少所述驱动齿轮的所述锁定部分。所述齿轮箱可以具有：顶板，所述顶板具有通道，随着所述驱动齿轮的所述锁定部分运动成与所述致动器的所述锁定构件对准，所述驱动齿轮的所述顶部部分穿过所述通道；以及止挡件，所述止挡件用于限制由所述驱动齿轮可以从所述齿轮箱行进出来的距离。所述致动器还可以包括相对于彼此呈平行间隔的关系的第一轴和第二轴，其中，在所述第一轴上安装所述一组从动齿轮的第一齿轮，并且在所述第二轴上安装所述一组从动齿轮的第二齿轮。在所述第一轴上可以安装第一指状物，并且在所述第二轴上可以安装第二指状物。所述驱动齿轮可以具有与所述第一齿轮可运动接合的第一边缘以及与所述第二齿轮可运动接合的第二边缘。在该构型中，所述驱动齿轮在所述第三路径的平面中的向上运动使所述第一齿轮和所述第二齿轮以及所述第一轴和所述第二轴沿所述第一方向旋转，以便闭合所述一对指状物的所述第一指状物和所述第二指状物，并且所述驱动齿轮在所述第三路径的平面中的向下运动使所述第一齿轮和所述第二齿轮以及所述第一轴和所述第二轴沿所述第二方向旋转，以便打开所述第一指状物和所述第二指状物。在各个方面中，可以有两对指状物，每对指状物都具有在所述驱动齿轮和所述第一从动齿轮的相对侧上安装在所述第一轴上的第一指状物以及在所述驱动齿轮和所述第二从动齿轮的相对侧上安装在所述第二轴上的第二指状物。

在各个方面中，所述致动子组件的所述运动致动器具有轮轴，所述轮轴可操作地连接到所述致动器驱动系统，以用于实现所述轮轴相对于所述第三路径的运动，并且所述夹持器子组件还可以包括安装到所述轮轴的连接器、从所述连接器板的相对侧横向地延伸的两个臂段以及从每个臂段悬置的至少一个夹持器。在该构型中，所述致动器驱动系统的所述运动致动器实现所述轮轴的线性和旋转运动。所述轮轴也可以可枢转地连接到所述运动致动器，以用于实现所述轮轴的线性运动、旋转运动和枢转运动中的一个或多个。在某些方面，所述致动器驱动系统的所述运动致动器实现所述轮轴的线性运动，并且所述连接器被安装成用于绕所述轮轴旋转。在某些方面中，旋转运动可以被手动地实现。在可替代方面中，旋转运动可以通过夹持器驱动马达实现。

在各个方面中，每个夹持器都可以具有：至少一对可铰接的指状物，所述至少一对可铰接的指状物以部分闭合间隔的关系朝向彼此偏压；以及指状物致动构件，所述指状物致动构件用于打开和闭合所述至少一对指状物。所述指状物致动构件可以包括：具有上表面和下表面的基板，所述下表面被配置为用于与物件接触；一组从动齿轮，所述一组从动齿轮可操作地连接到所述一对指状物，使得所述一组从动齿轮在第一方向上的运动闭合所述一对指状物并且使得所述一组从动齿轮在第二方向上的运动打开所述一对指状物；驱动齿轮，所述驱动齿轮可操作地连接到所述一组从动齿轮，使得所述驱动齿轮的运动转换成所述一组从动齿轮的运动，所述驱动齿轮具有连接到所述基板的所述上表面的底部部分、顶部部分和锁定部分，所述锁定部分被定位在所述驱动齿轮的所述顶部部分和所述底部部分之间，所述驱动齿轮朝向其中所述一对指状物打开的解锁位置偏压；以及致动器，所述致动器具有锁定构件，所述锁定构件被偏压成用于当在所述第三路径的方向上对所述基板的所述下表面施加这样的力时被动地与所述驱动齿轮的所述锁定部分进行锁定接合，所述力足以使所述驱动齿轮的所述锁定部分运动成与所述致动器的所述锁定构件对准并且运动到其中所述一对指状物闭合的锁定位置中，所述致动器响应于来自所述控制系统的信号以使所述锁定构件主动地退出与所述锁定部分的接合，以便使所述驱动齿轮自由地朝向所述解锁位置运动。

该设备可以包括至少一对立体照相机，所述至少一对立体照相机用于在无需预先测量工作场地的情况下感测和标绘在所述工作场地内和附近的相关物件的三维姿态。

所述控制系统的感测功能可以从图像数据源接收感观信号，以找到被预先定位在所述工作场地处以及门架、电车、致动子组件和夹持器子组件中的一个或多个的部分上的标记，来生成感测数据。所述感测功能可以从由图像数据源、脉冲激光传感器、人类操作员控制输入及其组合构成的组中选出的源接收感观信号。

所述建模功能可以使用所述感测数据，用于进行定位和标绘中的一项或多项来定义工作场地的感测模型，用于估算夹持器、夹持器臂、电车和门架桥接构件部件中的一个或多个相对于工作场地的姿态以及用于故障监测以检测观察到的障碍物与基于计划的期望之间的差异。

所述执行功能可以包括执行器模块，所述执行器模块将工作场地的感测模型以及由夹持器、夹持器臂、电车和门架桥接构件部件姿态中的一个或多个相对于工作场地的感测关系与计划的战略企图相结合，以便战术性地确定和指导用于执行计划的运动信号。所述执行功能可以包括：放置计划模块，其辅助执行器模块确定对于相继放置所需的物件并且确定对于待根据计划进展的物件放置的最佳位置；以及避障模块，其使用由所述建模功能生成的工作场地的三维地图来检测工作场地上的障碍物存在。所述避障模块通过改变对于夹持器、夹持器臂、电车和门架桥接构件部件中的一个或多个给定的运动轨迹来对障碍物检测响应。另外地或可替代地，所述避障模块可以通过停止设备运动来对障碍物检测响应。

在各种应用中，两个组件相对于彼此以基本相邻的平行间隔关系被定位在工作场地上，每个组件都包括门架子组件、电车子组件、致动子组件、夹持器子组件和控制系统，它们通过有线连接或无线连接之一可操作地链接，以使每个组件分别沿着第一路径、第二路径和第三路径中的一个或多个的协调运动同步，以便定位所述夹持器子组件来用于对多个物件进行提升、运输和放置中的一项或多项。

在某些应用中，所述组件可以包括至少两个电车子组件，所述至少两个电车子组件被安装在所述门架子组件的所述桥接构件上，每个电车子组件都具有安装在其上的一个致动子组件，并且每个致动子组件都具有从其悬置的一个夹持器子组件，其中，所述控制系统协调每个电车子组件沿着第二路径的运动并且协调每个致动子组件沿着第三路径的运动，以便定位每个夹持器子组件来用于对多个物件进行提升、运输和放置中的一项或多项。

附图说明

通过参考附图可以更好地理解本公开的特征和优点。

图1是在示例性建筑工地处在使用中的半自动运输和放置设备的实施例的透视图。

图2是图1的半自动运输和放置设备的实施例的顶视图的示意图，所述半自动运输和放置设备将细长物件(例如，钢筋)从保持物件的料仓(magazine)运动和放置到示例性工作场地处的适当位置中。

图3是图2的图示的侧视图。

图4是半自动设备的实施例的门架子组件和电车子组件的示意性侧视图，其示出钢筋垫。

图5是由模块组成的运输和放置设备的门架的实施例的透视图。

图6是运输和放置设备的门架部分的一个端部的视图，其示出模块之间的示例性连接器。

图7是图6的模块之间的连接器的近视图。

图8是图1的运输和放置设备的门架子组件的惰轮的视图。

图9是图1的设备的门架子组件的驱动轮和驱动马达的视图，所述驱动轮和驱动马达用于实现设备在纵向方向上的线性或非线性行进。

图10是图1的设备的局部透视图。

图11是图1的设备的电车子组件和致动器子组件的实施例的透视图。

图12是图11的电车子组件和致动器子组件的侧视图。

图13是图11的电车子组件和致动器子组件的一侧的前视图。

图14是用于电车子组件的驱动系统的齿轮布置的实施例的局部透视图，其示出驱动轮、驱动马达和齿轮以用于实现电车子组件横过门架子组件的桁架部分的横向运动。

图15是图11的电车子组件和致动器子组件的俯视平面图。

图16是用于电车子组件的驱动系统的可替代齿轮布置的局部视图，其示出驱动轮、驱动马达和齿轮以用于实现电车子组件横过门架子组件的桁架部分的横向运动。

图17是图1的设备的夹持器子组件的实施例的前视图。

图18是图17的夹持器子组件上的夹持器的实施例的局部透视图，所述夹持器夹持诸如钢筋的细长物件的长度。

图19示出图1的夹持器子组件的实施例，所述夹持器子组件从被配置为保持多个此类物件的料仓提升细长物件。

图20是夹持器的实施例的各部分的视图，其以幻影图示出内部齿轮布置。

图21是图20的夹持器的实施例的指状物部分的分解图。

图22是图20的夹持器的部件的透视图。

图23是图22的夹持器的部件的分解图。

图24是图20的夹持器的一部分的剖视图，其示出完全落座在螺线管腔体中的柱塞和处于解锁位置中的夹持器，该夹持器代表图25A至图25D和图25G的夹持器。

图25A至图25G示出从解锁的打开位置(前视图25A)运动的夹持器的前视图和后视图，如所述夹持器拾取细长物件(前视图25B，前视图25C，后视图25D)并且所述夹持器运动到闭合的锁定位置(前视图25E，后视图25F)和运动到解锁位置(前视图25G)以释放物件。

图26A和图26B示出保持物件的图20的夹持器的前视图(A)和后视图(B)，所述物件的直径小于图25A至图25G所示的物件的直径。

图27是图25E和图25F的夹持器的一部分的剖视图，其示出从螺线管腔体部分地撤回的柱塞和处于锁定位置中的夹持器。

图28是图27的一部分的局部放大图，其示出处于锁定位置中的柱塞。

图29是图25G的夹持器的柱塞位置的局部剖视图，所述夹持器处于解锁位置中而释放了物件。

图30是示出图20和图25至图26的夹持器的部件的局部剖视图。

图31是从此类物件的料仓提升细长物件的夹持器子组件的透视图。

图33是可以供图1的设备使用的立体照相机的实施例的视场的重叠图案的视图。

图34是图33的立体照相机的视场的非重叠图案的俯视平面图。

图35示出用于供半自动运输和放置设备的操作员使用的紧急停机遥控器的实施例。

图36示出用于供半自动运输和放置设备的操作员使用的遥控器的实施例。

图37示出图1的两个运输和放置设备，其用于例如借助沿着纵向(Y)轴延伸的夹持器臂放置长钢筋段或其它细长物件。

图38是图38中所示的设备的布置的示意性俯视平面图。

图39是图38的图示的侧视图。

图40示出夹持器子组件的可替代布置，所述夹持器子组件具有沿着图1的半自动运输和放置设备的横向或X轴延伸的夹持器臂。

图41示出图40的半自动运输和放置设备的可替代布置，其具有两个夹持器子组件，所述两个夹持器子组件从两个电车被运载在单个桁架段上以用于沿着横向或X轴放置长钢筋段或其它细长物件。

图42是图41中所示的设备的布置的示意性俯视平面图，其中夹持臂沿着横向或X轴延伸。

图43示意性地示出沿着工作场地的相对侧的长度的基准标记的示例性放置，以及在图1的设备的实施例上的照相机的相对视场。

图44是细长物件的仓库的相对定位、用于将物件运动到更靠近工作场地的料仓或其它容器的起重机以及半自动运输和放置设备的运动的示意图，所述半自动运输和放置设备的运动是为了定位料仓和将物件放置在工作场地上。

图45是流程图，其示出用于半自动运输和放置设备的实施例的软件部件图。

图46表示用于细长钢筋的下垂度测试的测试设置。

图47示出使用图46的测试设置的下垂度测试的结果。

图48示出额外的下垂度测试的结果。

图49是图1中所示的设备的实施例的示例性特征的框图。

图50是本文所述的运输和放置设备的实施例的一部分的透视图，其示出与示例性钢筋料仓上的把柄接合的一对料仓提升臂。

具体实施方式

如本文所使用的，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确指出以外。因此，冠词“一”和“一个”在本文中用于指代冠词的一个或多个(即，至少一个)语法物件。举例来说，“一个元素”意味着一个元素或多于一个的元素。

本文所使用的方向性短语，例如但不限于，顶、底、左、右、下、上、前、后及其变体，应当与附图中所示的元素的方位相关，而不限于权利要求，除非另有明确阐明以外。如本文所使用的“可操作地连接”意味着两个或更多个部件或特征可以彼此直接地或间接地连接，或者可以无线地连接，在每种情况下都使得一个部件或特征的操作或致动实现可操作地连接的部件或特征的操作或致动。

在包括权利要求书的本申请中，除非另有指出以外，表示数量、值或特征的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”加以修饰。因此，即使术语“约”会没有明确地与数字一起出现，数字也可以被读作好像前面有“约”一词。因此，除非有相反的指示以外，在以下描述中阐述的任何数值参数可以随在根据本公开的组合物和方法中寻求获得的期望性质而变化。至少，并且并非作为将等同原则的应用限制于权利要求的范围内的企图，本说明书中描述的每个数值参数都应当至少根据所报告的有效数字的数量并且通过应用普通的舍入技术来解释。

此外，本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括在所列举的最小值1和所列举的最大值10之间(并且包括1和10)的任何和所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。

图1示出半自动运输和放置设备10的实施例，所述半自动运输和放置设备10放置细长物件52、54(例如，钢筋)以形成用于工作场地12的钢筋垫50，所述工作场地12例如为道路、桥梁、地板、墙板、隧道、高架桥、预制建筑元件以及正在施工的其它大型增强的混凝土表面。通常，由夹持器子组件400上的一组夹持器402从料仓14或其它合适的容器提升钢筋52、54。然后，设备10将钢筋运输到指定的位置并且根据施工计划将钢筋放置在指定的位置中以形成钢筋垫50。对指定的位置的确定可以根据预先计划的施工计划来实施，或者可以是相对于现有钢筋的位置或相对于两个或更多个标记点所确定的位置，或者可以是动态的，其原因在于随着项目向前进展或者随着项目的不同阶段完成，指定的位置将变化。

本文所述的设备10通常包括至少四个子组件，所述至少四个子组件一起提供在至少三个主要方向上的运动：门架轴子组件100实现沿着工作场地12的第一纵向路径(Y轴)的运动；电车轴子组件200实现沿着第二路径在横向方向(X轴)上的运动，所述第二路径与所述第一纵向路径大致成横向；致动器轴子组件300实现沿着第三路径在竖直方向(Z轴)上的运动；并且可操作地连接到致动器子组件300的夹持器子组件400接合细长物件、保持细长物件并且当发出这样的信号时将细长物件释放在指定的位置中。在某些方面中，设备10可以通过使致动器子组件300沿着Y轴相对于电车子组件200沿运动而提供沿着第四主轴的运动。在某些方面中，夹持器子组件400可以被装备成用于绕Z轴进行旋转运动。夹持器子组件400可以被定位成将细长物件52、54沿着第一路径在纵向方向上放置或者将细长物件52、54沿着第二路径在横向方向上放置，或者夹持器子组件400可以绕竖直Z轴以任何角度和/或斜度旋转通过一个或多个平面，以用于将细长物件相对于第一路径、第二路径或第三路径定位在偏斜的位置中，从而适应用于倾斜的和弯曲的混凝土表面的计划。

为了便于参考，运动路径可以被分别称为通过在Y轴(门架轴)上或沿Y轴(门架轴)的平面的运动、通过在X轴(电车轴)上或沿X轴(电车轴)的平面的运动以及通过在Z轴(致动轴)上或沿Z轴(致动轴)的平面的运动。本领域的技术人员将理解，本文讨论的“平面”和运动路径并且具体地纵向或Y轴平面，将典型地不是数学上平坦的或线性的，这是因为表面无论是在地面上还是尤其在桥面板上将典型地不是精确平坦的、不是笔直的或甚至不是静止的。在施工期间和在施工后的使用过程中，例如，响应于车辆的重量和地面表面的振动和屈曲是不均匀的。在浇筑混凝土之前，随着工作人员在钢筋垫50上行走，钢筋垫50屈曲，并且可以有意地倾斜以适应道路的规划分级。当Y轴平面偏斜时，X轴平面和Z轴平面也会偏斜。因此，如本文中所使用的，纵向、横向和竖直路径或方向是指工作场地(例如，道路)的路径和方向，并且将理解为包括线性、非线性、平面、非平面、笔直、弯曲和成角度的路径或方向中的一项或任何组合。设备10借助感知系统和软件解决那些变量，以识别在纵向路径中的变化和在用于铺设钢筋垫50的施工计划中的变化。

在美国专利No.10,061,323中公开了用于沿着相似路径操作工具的示例性门架和相关联的子组件，其具有示例性感知系统和相关联的软件，该美国专利的相关部分通过引用包含于此。本文描述的设备在若干方面中与美国专利No.10,061,323中描述的组件不同；主要是分别对电车子组件200和致动器子组件300进行的改进以及夹持器子组件400的发展，所述夹持器子组件400根据用于给定的工作场地12的施工计划用于被动地夹持诸如钢筋的细长物件以运输和放置物件。尽管设备10可以用于提升、运输和放置各种物件，设备10也非常适用于提升、运输和放置细长物件。虽然不限于提升、运输或放置钢筋，但是为了便于描述，将参照运动钢筋来描述本文所述的设备。本领域的技术人员将理解，可以由设备10并且具体地由本文所述的夹持器子组件400提升、运输和/或放置任何细长物件和各种其它物件。

因为夹持器子组件400对于设备10的主要功能和改进的子组件是不可或缺的，所以将首先描述夹持器子组件的细节。

夹持器子组件

参照图17至图19，夹持器子组件通常包括至少一个夹持器臂470、多个夹持器402以及用于将夹持器臂470连接到致动子组件300的轮轴358的连接器480。在各个方面中，依据待被提升、运输和放置的细长物件的类型和长度，夹持器子组件400可以具有至少两个夹持器402。在图17至图19中所示的实施例中，四个夹持器402被附接到臂470的两个段，在每个臂上都具有两个夹持器。

连接器480包括可旋转的上板478，其可以被成一体地连接到连接器480，或者可以是刚性地或可释放地连接到连接器480的单独的板。上板478具有用于接合轮轴358的中心开口482(参见图15和图16)，使得轮轴358沿着Z轴的线性运动和轮轴358绕Z轴的任何旋转被转换成板478和连接器480的相称的运动和旋转。安装在致动子组件300中的马达实现轮轴358的线性运动，并且在各个方面中可以实现轮轴358旋转至少90°，并且优选地旋转180°，并且更优选地旋转360°。可以在板478的表面上提供标记，以作为角度或旋转的视觉指示器，或者允许手动地调节旋转角度。在各个方面中，轮轴358也可以通过枢转接头连接到致动子组件300，所述枢转接头允许轮轴358相对于Z轴倾斜。基部连接器板480具有相对的端段，所述相对的端段被配合在每个臂段470的内侧中的狭槽476内，使得轮轴358和板478的线性运动、旋转和倾斜引起臂段470的线性运动、旋转和倾斜。由此，夹持器子组件400的臂段470和夹持器402可以旋转360°并且相对于水平面以一定角度(典型地为小于90°的锐角，并且更可能为小于45°的锐角，并且最可能为小于30°的锐角)倾斜以将夹持器402和细长物件(例如，由夹持器402保持的钢筋52、54)定位在至少两个自由度内的任何所需的角度处。另外地或可替代地，在各个方面中，每个夹持器402都可以被单独地安装以用于旋转。

在各个方面中，每个臂段470都可以包括多个段，所述多个段由键接片474连结以形成刚性连接，并且如图19中所示，每个臂段470都还由两个或更多个臂段构成，所述两个或更多个臂段彼此间隔开和并排地定位并且通过键接片486连接。为了使臂段的重量变得更轻，可以在臂470中形成切口472。臂段也可以由在其上可以安装或悬置夹持器402的刚性杆或其它构型形成。

在图20中示出示例性夹持器402。所示的夹持器402包括两对指状物404或四个指状物404。夹持器402不限于具有四个指状物。只要该机构可以夹持和保持细长物件，任何数量的指状物将是足够的。在图21中示出示例性指状物404。每个指状物404都包括指状物基部406和指状物鳍板408，所述指状物基部406和指状物鳍板408由分别穿过指状物鳍板和指状物基部中的开口414和414'的连接器420可枢转地连接。连接器420可以是任何合适的销、螺栓或类似物，它们将基部件和鳍板指状件连结并且允许它们相对于彼此枢转。每个指状物鳍板408的自由端部是渐缩的，以便当将细长物件(例如，钢筋52、54)从料仓14中的凹槽20提升时易于在细长物件周围和下方操纵指状物404。每个指状物404还可以包括至少一个延伸弹簧410并且在某些方面中包括在其每一侧上的两个延伸弹簧410，所述两个延伸弹簧410在一个端部处连接到指状物基部406并且在另一端部处通过安装在孔416中的销412连接到指状物鳍板408。延伸弹簧410朝向其成对的指状物404向内地偏压指状物鳍板408。每个指状物基部406的未连接到指状物鳍板408的端部都包括孔422’，其用于将指状物404可枢转地安装在轴422上。每个夹持器402都具有两个平行间隔的轴422。每对指状物404都被安装在两个轴中的、面向和偏移该对指状物404的另一个构件的不同的一个轴上，使得每对指状物404的指状物鳍板408的渐缩端部都朝向另一者偏压，而不是端部对端部接触，如图20中所示。

拉伸弹簧410可以用板簧或任何其它合适的器件代替以用于将夹持器指状物偏压在闭合位置中。例如，板簧(未示出)可以被封装在指状物基部406和指状物鳍板408内，从而将鳍板408在张力下放置在闭合位置中，直到在夹持器被下降达到钢筋时通过来自钢筋段的压力迫使鳍板408打开。

每个夹持器402都包括指状物致动构件，其用于打开和闭合成对的指状物404以用于夹持和释放目标细长物件。在图20、图22和图23中所示的实施例中，指状物致动构件包括齿条428，所述齿条428被定位在两个齿轮426之间并且被配置为与两个齿轮426接合。齿条428可以是矩形板的形式，所述矩形板具有：沿着其中间段的每个边缘的齿432；在其上部分中的开口，所述开口用于接收止挡销430；以及实心下段，所述实心下段比带齿的中间段宽，所述实心下段连接到基板438并且从基板438大致与基板438垂直地向上延伸。两个齿轮426中的每个都被安装在平行的轴422中的不同的另一个轴上并且被定位在安装在同一轴422上的指状物404之间。每个齿轮426都包括齿轮齿434，所述齿轮齿434与齿条齿432啮合或接合，其中一个齿轮426在齿条428的一个边缘上接合齿条齿432，而另一个齿轮426在齿条428的相对边缘上接合齿条齿432。参照图20，存在有两个齿轮426，在齿条428的每个带齿的侧上有一个齿轮426，每个齿轮428都被安装在穿过指状物基部406上的孔422’的单独的轴422上。

齿轮426被容纳在齿轮箱424中。齿轮箱424具有顶部部分436、侧492和底表面496，所述底表面496包括供齿条428的实心下段穿过的狭槽498以及用于接收弹簧440的至少一部分的腔体500。带有套筒466的孔延伸穿过齿轮箱424的每一侧，轴422通过所述齿轮箱424的每一侧而穿过齿轮箱424，从而为指状物致动构件提供壳体。顶部部分436包括与齿条428对准的狭槽464。弹簧440(例如，波形弹簧)在基板438和齿轮箱424的底表面496中的外部腔体500之间被定位在齿条428的下段周围。弹簧440对齿条428的基板438施加向下的力，从而当指状物致动构件静止并且没有施加其它力来压缩弹簧440时保持基板438从齿轮箱424内的壳体和齿条428完全地延伸。在齿条428的顶部处和在顶部部分436上方的止挡销430防止齿条428滑出齿轮箱426。对准销442向上延伸穿过基板438中的孔444和延伸通过齿轮箱424的底部496中的孔494并且与所述孔494滑动接合。

螺线管450被定位在盖的一个侧492上，并且通过带螺纹的端部段460和带螺纹的螺母506连接到侧492和齿轮箱424。螺线管450包括柱塞452，所述柱塞452可以滑入和滑出螺线管450中的腔体454。柱塞452是弹簧加载的(图28中示出的弹簧510)，以便当柱塞452未被齿条428阻隔时，柱塞452将从腔体454推出。弹簧510在螺线管没有任何电接合的情况下促使螺线管锁定。在螺线管450的封闭端部上，电线488延伸到例如在致动器子组件300中的电路，并且根据需要被接合以解锁齿条锁定孔456中的螺线管柱塞452。在螺线管450的另一端部上，存在有穿过端部段460通向腔体454的开口。柱塞452的外端部458延伸穿过该开口。齿条428包括锁定孔456，所述锁定孔456的尺寸被设定成接收柱塞452的端部458，以将夹持器指状物404锁定在钢筋52、54周围。在各个方面中，滚子轴承502被嵌入齿条428的中部内，以减小柱塞452的外端部458的摩擦。在各个方面中，滚子轴承502可以在组装期间经由轨道468插入齿条428中。第二滚子轴承504和引导件512被定位在齿轮箱424内以至少部分地接合柱塞端部458，以便当柱塞端部458通过齿轮箱424在螺线管450与齿条428的锁定孔456之间来回运动时减小任何摩擦和对准柱塞端部458。一个或多个锁定销508将滚子轴承502在锁定孔456附近保持在适当位置中。环形止挡环490被定位在柱塞452周围以防止柱塞从螺线管450中运动出太远。例如，当止挡环490抵靠引导件512时，止挡环490阻隔柱塞452行进。

如图44所示，钢筋52、54的大批库存将典型地由人工从仓库30运动并且被放置在料仓14中。料仓装填有由作业所需的适当尺寸的钢筋，所述料仓通过设备10运动到更靠近工作场地12的位置。料仓14可以沿着料仓的中部、侧或拐角包括细长把柄，夹持器可以以与它们夹持钢筋的方式相同的方式夹持所述细长把柄。可替代地，设备10可以通过一个或多个提升臂514使料仓运动。

图50中所示的设备10的实施例包括一对提升臂514，在致动子组件300的每一侧上都有一个提升臂514。每个提升臂514都具有钩部520或任何合适的接合构件，以用于与把柄516上的横档518或任何合适的互补接合构件接合，所述横档518或任何合适的互补接合构件例如通过支架526附接在料仓14的交叉杆524上。在各个方面中，每个提升臂514都可以连接到在致动子组件300上或门架桁架102上的电动齿轮组528上，以便于沿着Z轴向上和向下运动。为了提升料仓14，将通过致动齿轮组528来降低提升臂514，并且将设备10运动到足够靠近料仓14的位置，直到钩部520处于横档518下方为止。然后，将臂514升高，直到钩部520接合横档518为止，然后将臂514提升更高以从地面提升料仓14。然后，设备10将被运动到工作场地12，并且料仓14将被降低和释放。然后，提升臂514将从横档518移开并且从夹持器子组件400的操作路径中升起离开。

电动齿轮组528可以包括由本领域的技术人员已知的任何合适的齿轮布置和动力源。本领域的技术人员将认识到，可以通过除电动齿轮组以外的其它手段来完成由提升臂514提升和降低料仓14或其它容器而沿着Z轴的运动，所述其它手段例如为液压、气动或任何其它线性致动效应器。

如图31和图32中所示，准备在工作场地12处使用的钢筋52、54的长度被定位在由支柱16抬高的凹槽18中和料仓14的下凹槽20中。抬高的凹槽和较低高度的凹槽使料仓14的容量最大化，同时保持条之间所必要的间距以用于夹持器接合。通常，凹槽18和凹槽20两者将保持相同类型的钢筋。然而，在各个方面中，可以将不同类型的钢筋(例如，具有不同长度、直径或涂层的钢筋)定位在不同的凹槽18或20中。设备10将夹持器子组件400定位在钢筋料仓14上方并且将多个(示出四个)夹持器402中的每个的指状物404紧密围绕钢筋52或54的长度定位。在工作场地处，设备10根据预安装的施工计划将夹持器子组件400沿Y或X方向或相对于X平面、Y平面和Z平面以期望的角度或斜度定向，以根据图24、图25A至图25G和图27至图30所示的顺序提升和运输用于放置的单根钢筋52或54来形成钢筋垫50。

在该顺序的开始处，夹持器402打开并且准备由致动子组件300沿着Z轴降低，以逼近待被拾取的单个长度的钢筋52或54。如图24所示，螺线管450的柱塞452正加压在齿条428的侧上，并且基板438从齿轮箱完全地延伸。齿条428(不包括止挡销430)被定位在齿轮箱424内。止挡销430与顶部部分436接触，并且弹簧440仅被稍微压缩或静止，如上所述。夹持器指状物404完全地“闭合”并且由延伸弹簧410保持在该位置中。在该解锁位置中，螺线管柱塞452被收回，使齿条锁定孔456自由。螺线管柱塞452上的弹簧510将柱塞452推压在齿条428上。

参照图25A和图25B，随着基板438被向下压到钢筋52上，齿条428开始向上运动通过顶部盖板436的狭槽464，并且与齿轮齿434啮合的齿条齿432转动齿轮426，促使夹持器指状物404开始朝着钢筋52向内旋转。如图25C和图25D所示，当指状物鳍板408旋转到足以与钢筋52接触时，延伸弹簧410伸展。齿条428继续自由地运动，从而进一步延伸穿过狭槽464，并且使锁定孔456运动成更靠近螺线管柱塞452，如图25D所示，直到螺线管柱塞452与锁定孔456对准为止，如图25E和图25F所示。当齿条428达到完全收回时，锁定孔456与螺线管推动器452对准。在锁定位置中，齿条428到达全闭合位置。螺线管柱塞452与齿条428中的锁定孔456对准。螺线管柱塞452上的弹簧510将柱塞452推动通过齿条428中的锁定孔456来锁定该机构。螺线管柱塞452被加压到锁定孔456中，并且指状物404现在被锁定在“闭合”位置中，并且钢筋52或54被保持为捕获状态。图27和图28示出从腔体454部分地释放的柱塞452的侧剖视图和局部特写侧剖视图，其中柱塞端部458被锁定在锁定孔456中。

一旦钢筋52或54处于待被释放的位置上，设备10例如通过电线488发信号通知螺线管450以解锁夹持器402。当螺线管450被激活时，柱塞452从锁定孔456收回。当柱塞452脱离齿条428中的锁定孔456时，该机构可以自由地打开，从而允许齿条428撤回到壳体中。随着齿条428被收回，齿条齿432促使齿轮齿434向内旋转齿轮426，以促使夹持器402的指状物404向外旋转，从而将钢筋52或54释放以落入工作场地12上的预先计划的位置中。

本领域的技术人员将认识到，可以使用其它方法来打开和闭合夹持器指状物。例如，可替代的设计可以包括代替螺线管使用电磁体来锁定齿条428。可替代地，棘轮/棘爪机构可以用于与齿条428或齿轮426接合。在另一个可替代布置中，可以使用电动地、气动地或液压地致动的凸轮锁。

参照图26A和图26B，指状物404上的延伸弹簧410使得能够与不同尺寸的钢筋接合。对于较小直径的钢筋，弹簧410保持指状物404闭合。对于较大直径的钢筋，施加在钢筋上的力迫使指状物404打开，从而为较大直径的钢筋提供更多的空间。另外地，锁定和解锁机构以与如上所述的方式相同的方式工作。

门架子组件

门架轴子组件100是原动机，并且使设备10沿着第一路径运动，所述第一路径在各个方面中遵循正在施工的道路或桥面板的纵向路径。门架轴子组件100包括桁架或桥结构102，所述桁架或桥结构102在各个方面中都可以由多个模块118形成，所述多个模块118被连结在一起以跨越诸如道路或桥面板的工作场地的宽度(即，在与第一路径成横向的方向上)。在各个方面中，门架轴子组件100可以被支撑在通常用于混凝土道路和桥面板形成的传统钢管刮板导轨58上。在可替代的实施例中，门架轴子组件100可以被构造有用于沿着地面行驶的轮、滚子、胎面或履带，类似于在坦克中使用的那些。参照图9和图10，门架轴子组件100包括：动力源，例如，发电机148，其用于为门架轴部件提供动力；辅助电子盒160，其用于系统控制；以及反馈受控驱动系统，其包括驱动马达184，其沿着导轨58或地面以连续或步进&稳定的运动方式纵向地自推进。

在各个方面中，门架轴子组件100可以包括：至少两个(并且优选地四个)支腿104，在每个端部处都具有至少一个(并且优选地两个)支腿；可调节的支撑框架106，其位于安装有支腿104的每个端部上；以及桥接构件，例如，桁架102，其跨越工作场地的宽度。桥接构件在其每个端部处都附接到支撑框架106中的一个。桥接构件可以由模块118构造，使得桥接构件的长度可以在作业场地上延伸，以符合任何给定的工作场地的横向尺寸。可以设置延伸构件，使得桥接构件的宽度可以根据需要在作业场地处增大。尽管不限于本文描述的结构部件，但是桥接构件将被描述为桁架102，类似于如图5至图7所示的。本领域的技术人员将认识到，可以桥接给定的工作场地的跨度并且承载电车和致动子组件部件的其它结构就可以足够了。

例如，图10示出门架轴子组件100的支腿104，其包括预钻孔110。支架108和销112或任何其它合适的连接器将支撑框架106连接在支腿104上的期望的高度处，以允许框架106和桁架102待升高或降低到适合于特定作业场地的高度。每个支架108都具有至少一个框架连接器部分114和支腿连接器部分116，每个部分都具有预钻孔154，其分别与框架106和支腿104中的预钻孔110对准。销112穿过对准的孔以将框架106连接到支架108的框架部分114并且将支腿104连接到支架108的腿部分116。支腿104和支撑框架106中的每个都可以具有多个孔110，使得框架106可以在支腿104上向上或向下(即，例如，沿着Z轴，或如图所示，竖直地)或向前或向后(即，例如，沿着X轴，或如图所示，在横向方向上水平地)调节。可以将额外的锁定紧固件(例如，螺钉和螺母)用于固定框架106和支腿104。

桁架102在每个端部处都从两个支撑框架106中的一个悬置，如图6和图10中所示。参照5至图7，在各个方面中，桁架102可以由上横梁120和下横梁120、具有上横杆124和前和后竖杆122的矩形或正方形框架构件以及斜杆126构造。上横梁120可以被焊接到支撑框架106或者通过任何合适的紧固件(例如，螺栓或螺钉)连接。可以在梁120与框架构件124、122和126之间的接头128处安装加强件132。

参照图7，桁架模块118在本文中可以被描述为具有首端部或前端部以及尾端部或后端部，其中模块118的前端部和尾端部可以被构造为具有形成在其中或附接到其上的、用于彼此连接以由此将相邻的模块118连接的特征部。在各种实施例中，桁架模块118可以通过第一连接器136连结，所述第一连接器136例如包括下凹槽构件140和圆柱状构件138，所述下凹槽构件140在桁架102的一个长侧上附接到模块118的前端部的竖杆122的下边缘，所述圆柱状构件138在桁架102的同一侧上附接在相邻的模块118的尾端部的竖杆122的下边缘处。圆柱形构件138搁置在凹槽构件140的凹槽中。随着相邻的模块被连接，凹槽构件140上的倾斜表面允许圆柱形构件138运动。如图7中所示，桁架102的相对的长侧可以使凹槽构件140和圆柱形构件138颠倒，使得圆柱形构件138位于前端部上并且凹槽构件140位于尾端部上。可替代地，两种类型的连接器构件可以被定位在同一前端部或尾端部上。第二连接器134例如可以沿着模块118的竖杆122的上端部定位，并且在各个方面中包括上销接头，所述上销接头具有叉形构件142和眼状构件144，所述叉形构件142附接到竖杆122的前端部的上边缘(并且在桁架102的相对的长侧上附接到尾端部)，所述眼状构件144附接在相邻的模块118的竖杆122的尾端部的上边缘处(并且在桁架102的相对的长边上附接到前端部)。眼状构件144配合在叉形构件142的相对的面内。销146将眼状构件144连接到叉形构件142的前面，以将相邻的模块118的前端部和后端锁定在一起。可替代地，两种类型的连接器构件可以处于同一前端部或尾端部上。

穿过销接头的销146约束模块118的顶部拐角上的销的平面中的运动。为了组装相邻的模块118，圆柱体138在凹槽140中旋转，直到销接头(142、144)中的销孔对齐以用于插入销146为止。圆柱体138、凹槽构件140、眼状构件144和叉形构件142可以在它们相应的位置处焊接到在相邻的模块118的相对端部上的竖立框架杆122，或者通过任何合适的已知手段(例如，螺栓或等效紧固件)牢固地连接。

在各个方面中，导轨130沿着框架构件(例如，由杆122、124、126形成)的每侧的下横梁120的内侧延展。导轨130可以被焊接到下横梁120或用适当坚固的紧固件(例如，螺栓或螺钉)连接。可替代地，导轨130可以在制造期间作为L形梁形成为下梁120的成一体部分。所描述的布置提供了运动学接口，以对齐门架桁架102的模块118。可替代地，导轨130可以在相邻的模块118上的相邻的导轨之间具有对角切口，使得门架子系统200的轮212可以平滑地骑跨门架模块118并且将不在每个模块的端部边缘处碰撞。本领域的技术人员将理解，可以采用可替代的轮和导轨布置。

参照图8至图10，门架子系统100的每个支腿104搁置在横撑162并且刚性地连接到该横撑162。从横撑162的下侧向下延伸的是旋转效应器，例如，回旋(swivel)轴支柱164，其附接到顶板166。回旋轴支柱沿顺时针方向和逆时针方向旋转，以允许轮150和轮152相对于支腿104旋转，从而调节轮150、152的位置，使得当轮沿着导轨运动时遵循刮板导轨58的曲率。从每个顶板166向下延伸的是侧板168。轮轴172在顶板166下方并且与顶板166大致平行地从侧板168垂直地延伸。

齿轮从动轮150被安装在桁架102的每一侧上的至少一个轮轴上，并且可以被定位在前端部和或尾端部上。门架子系统100可以沿着第一路径向前和向后行进，因此前端部和尾端部的位置将依据行进方向而改变。在各个方面中，从动轮150被构造为类似于列车的车轮，其在圆柱形或圆锥形轮176的每一侧上具有至少一个凸缘174(并且在各个方面种具有两个凸缘174)，所述圆柱形或圆锥形轮176被配置为在工作场地12的边缘上接合刮板导轨58。因此，圆柱体的横截面可以是凹形的，以便适当地落座并且在刮板导轨的圆柱形状上具有最小的摩擦。如果刮板导轨58具有矩形或方形轮廓，则轮176上的圆柱形轮廓将具有类似的形状，以便当门架沿着刮板导轨运动时确保平滑的滚动接合。

从动轮150包括位于凸缘174的一个侧上的齿轮178，所述凸缘174被可操作地安装在轮轴172上。齿轮178的齿与从动齿轮182的齿接合，所述从动齿轮182又接合驱动齿轮180的齿。驱动齿轮180被安装在由马达184驱动的驱动杆186上。马达184可以是电动马达、气动马达，或者在某些方面中，可以是液压马达。两个正交编码器被定位在桁架102的每一侧上，在每个惰轮152上有一个正交编码器，并且在每个驱动轮150上有一个正交编码器，用于反馈到如下所述的门架计算机190或电车计算机中的一个。

提供动力源。动力源可以是发电机148，例如，柴油发电机、汽油、天然气或电池供能发电机。动力源可以是液压的。除了由其它门架轴电子器件所需的动力之外，发电机148还可以用于提供由门架驱动马达184所需的动力输出。发电机148可以提供对于整个设备10所必要的动力。在各个方面中，驱动系统典型地可以在96V DC电力下操作，以高转速驱动马达184(在每个驱动轮上有一个驱动马达184)并且维持较高电效率。马达184可以是任何合适的马达，例如，AC马达或当使用液压动力设施时的液压马达。合适的发电机包括但不限于，现成的2kW级AC发电机和现成的船用级DC发电机。

在各个方面中，如图10中所示，发电机148可以电连接到电子盒160中的电源。参照图8、图9和图10，驱动杆186通过马达184的旋转通过齿轮180、182和178转换为驱动轮150的向前或向后运动，并且通过轮轴172的穿过板168和166到回旋轴支柱164、横杆162和支腿104的连接来支撑框架106和桁架102，从而使门架子系统100在第一路径上沿着刮板导轨58的长度运动。轮可以由钢或其它合适的强度和耐候性的材料制成。可以添加由例如橡胶制成的安全保险杠(未示出)，以在操作期间阻隔对驱动组件部件的接近。

在各个方面中，在每一侧仅有一个从动轮的那些实施例中，通常将额外的惰轮或从动轮152定位于桁架102的每个侧上的支腿104之一的下方。如图8和图10中所示，惰轮152以与构造从动轮150的方式相同的方式构造，除了惰轮152没有齿轮并且不连接到马达以外。惰轮152包括包围轮176的至少一个并且优选地两个凸缘174，其形状(如同驱动轮152的形状一样)将被配置为以尽可能小的摩擦力平滑地接合刮板导轨58。惰轮152通过其穿过轮轴172到侧板168的连接而可操作地连接到桁架102的每个侧上的支腿104之一，所述侧板168从顶板166向下延伸并且穿过回旋轴支柱164到达横杆162，在所述横杆162上安装有支腿104。惰轮152可以配备有编码器(未示出)以测量沿着导轨的驱动轮滑移。另外，导轨曲率传感器(未示出)可以被集成到回旋轴枢轴支柱164中，将驱动轮和惰轮安装到支腿104。端板170或泥板可以从惰轮152和驱动轮150的前端部或尾端部中的一个或两者上的顶板166延伸，以在操作期间保护轮部件免受碎屑影响。

门架电子器件包括例如安装在支撑框架106上的一个或多个电子器件壳体或盒160。电子盒160可以容纳中央处理器单元(例如，计算机190)(其充当以下将更全面地描述的电车轴子系统200电车计算机的从属装置)、驱动轴运动控制器192、门架侧安全监控计时器(未示出)、电力中继器194、传感器接口电子器件196、致动器接口中继器(未示出)和电力转换电子器件195。门架计算机190命令门架轴运动控制器192和发电机的远程起动。门架计算机190还可以记录来自入射照相机(未示出)的安全视频、处理导轨曲率传感器164输入并且处理安全接近传感器输入(未示出)。用于门架电子器件的所有电子部件都是众所周知的、商业上可获得的部件，并且在此不需要详细地描述。本领域的技术人员知道或可以从文献中容易地确定它们的功能和结构。

在各个方面中，安全特征部可以被包括在设备10中。例如，可以将机器人状态警告灯(例如，堆叠灯)和手动紧急停止按钮(未示出)附接到支腿104和一个或多个电子盒160。另外，可以提供任选的低分辨率摄像机(未示出)，其能够记录在支腿104附近的区域的视频以捕获任何安全相关事件的记录。还可以提供接近传感器(未示出)，以当物体或障碍物从运动方向逼近门架子系统支腿104时能够触发运动控制故障。

在门架子系统100动力源、一个或多个电子盒160、传感器和运动控制器之间的电气布线可以处于门架的每个段中的电缆的预布线的段中，并且随着桁架段被连接而端部对端部连接。可替代地，可以经由无线链路(例如，射频(RF)链路或光链路)承载门架子系统从属计算机190和电车子组件主计算机(其容纳在电源盒204或电子盒205中)之间的信号。在另一个可替代的布置中，可以经由动态的、自动收回的电缆卷轴来承载电子通信。

电车子组件

图10至图15中示出的电车子组件200可以包括刚性框架或电车202，其由上框架杆216、侧框架杆218和下框架杆220构成，所述上框架杆216、侧框架杆218和下框架杆220可以被彼此焊接在一起或以其它方式通过任何合适的手段连接以形成盒状结构。然而，只要允许承载子组件部件的任何合适的形状就足够了。在所示的结构中，可以另外地提供撑杆238以增加电车202的结构稳定性。

电车子组件200包括驱动系统，其用于使电车202沿着第二路径沿着X轴横过工作场地12横向地运动。如图11至图14所示，电车驱动系统包括：驱动马达226，所述驱动马达226被安装到电车202或电车框架构件(例如，另一个撑杆238(未示出))；从马达226延伸的驱动杆232；驱动齿轮228；和从动齿轮230。从动齿轮230被安装在驱动轮轴224上。在各个方面中，齿轮链278将驱动齿轮228可操作地连接到从动齿轮230。驱动杆232的旋转使驱动齿轮228旋转，所述驱动齿轮228通过链278传递到从动齿轮230并且传递到轮轴224。

侧构件236被定位在电车202的每一侧上，例如，被安装在框架杆218或220上。驱动轮轴224的每个端部都延伸穿过侧构件236中的适当尺寸的孔，以通过套筒264连接到驱动轮212。

在各个方面中，如图16所示，电车驱动系统的驱动齿轮228和从动齿轮230可以直接地接触并且不通过齿轮链278连接。驱动齿轮228的齿266与从动齿轮230的齿268啮合。驱动齿轮228的运动使从动齿轮230运动，这继而促使轮轴224旋转，从而转动驱动轮212。电线262(为了便于说明，在图16中部分地示出)电连接到电车动力源，所述电车动力源可以在各个方面中是第二发电机，例如，柴油发电机、汽油、天然气或电池供能发电机。来自发电机的动力为驱动马达226供以动力，经由驱动杆232转动驱动齿轮228。来自发电机的动力为驱动马达226供以动力，经由驱动杆232转动驱动齿轮228。在各个方面中，动力源可以是液压的。

可替代地，动力可以从门架主动力源通过图11至图13中示出的滑动导体248递送到电车202。滑动导体248从电车202从杆216向上地延伸，并且沿着形成在桁架上横梁120中或上的导轨滑动，并且从上梁导轨拾取动力。动力通过导线242传递到电源盒205中的驱动系统部件。

电车子组件驱动轮212优选地由钢制成，并且被定位成骑跨在门架子组件100的下横向杆120上的桁架102导轨130上。导轨130也可以由钢制成，以最大化摩擦力和最小化滑移和歪变(racking)力两者。在各个方面中，如图10至图15所示，两个电车支撑轮254可以通过套筒264被安装在连接杆288上。支撑轮254是随动轮，其类似于门架子组件轮152。一个支撑轮254并且与驱动轮212一起被定位在电车202的每一侧上，随着电车202及其部件沿着第二X轴运动路径横过桁架102横向地运动并且由驱动系统206供以动力，支撑轮254将电车子组件200部件支撑在导轨130上。在各个方面中，支撑轮254可以被编码以用作惰轮反馈，跟踪任何累积的滑移或跟踪随时间的歪变以在需要时实现主动软件校正。

还可以设置张紧轮272，一个张紧轮272被定位在电车202的每一侧上以与桁架导轨130的下侧对准。张紧轮272在其中心处连接到枢轴杆284的一个端部。枢轴杆284在枢轴销286处被安装到支架274，所述支架274又被安装在框架的用于致动子组件300的一段。在每个支架274中容纳弹簧336或其它偏压构件，并且所述弹簧336或其它偏压构件接触支架274的顶部，以将轮272偏压成与导轨130接触。随着轮272沿着导轨130的下侧行进，弹簧和枢轴部件允许张紧轮272进行自调节。张紧轮272防止电车202跳过导轨130。

电车电子器件可以包括一个或多个电子器件壳体或盒204和205，其容纳对于设备10的操作所必需的电子器件和处理器。在所示的电车202的实施例中，盒204和205彼此间隔开以提供用于Z轴致动器306(将在下面更详细地描述)的运动的空间，以沿着电车202的Y轴自由地运动。

在各个方面中，盒204可以包括：常规部件，例如，充当门架子组件计算机190的主机的中央处理器单元或电车计算机以及无线电或其它接收器和通信部件；以及用于电车计算机和传感器的电力转换电子器件、以太网开关和传感器接口电子器件。盒205可以包含驱动部件电子器件、用于夹持器子组件的电力转换电子器件、用于马达驱动电源的电力转换电子器件、配电母线以及用于计时器和致动器接口的继电器。在电子器件和电源盒204和205中的每个上都安装天线270。在各个方面中，对于每条运动轴线而言可以有一个驱动动力源。电力转换电子器件接收交流电(AC)，并且将其转换为直流电(DC)，所述直流电被馈送到运动控制放大器以用于运动控制和中继较小的动力源以根据需要施加更高的电流。例如，运动控制放大器可以读取来自驱动轮马达和惰轮编码器的编码器反馈，以确定由电车202行进的距离和所需的动力。可以调节流向马达的电流，以实现期望的速度或潜在的输出。运动控制放大器响应于来自惰轮和驱动轮马达编码器和霍尔效应传感器的输入确定马达需要多少电流并且相应地调节电流输出。运动控制放大器是可市售的，并且任何合适的放大器将是足够的。以上标识的各种电子器件和电力部件是可市售的。尽管未示出，但是本领域的技术人员将理解本文中标识的各种电子器件和电力部件以及其它可以用于向设备10供以动力的电子器件和电力部件，并且将进一步理解，这些部件可以以任何合适的方式布置在盒204和205中以用于高效地操作或易于构造并且可以被容纳在单个电子盒中。

保险杠垫326在下框架杆220上被定位在电车202的每个端部上，以在电车202撞击桁架102的端部的情况下保护电车202及其部件。通过在电车202的相对端部上的接近传感器328或行程限位开关提供额外的安全性。接近传感器328可以例如在框架杆220和218的拐角处被安装在支架上。传感器感测何时电车202接近于桁架102的端部并且将信号发送到电车电子盒204以停止电车202的进一步横向运动。

电车子系统200还包括感知传感器。在各个方面中，感知传感器可以是任何合适的三维感知传感器，其利用立体视觉、激光扫描、激光传播时间差或任何其它生成数据以感知和传达三维场景的手段。感知传感器可以包括例如一对立体视觉照相机342。出于该详细描述的目的，感知传感器将被描述并且示出为立体视觉照相机342，但是本领域的技术人员将理解，可以用其它三维传感器替代。

在各个方面中，可以存在至少一个，并且优选地两个或更多个立体视觉照相机342，例如，MultiSense S7照相机。在待审的美国公开专利申请US2016/0227193中公开了一种示例性立体照相机系统。

参照图34，每个照相机342都被示为具有两个成像器，所述两个成像器具有固定焦距透镜348和灯350，每个灯都优选地具有多个光源，例如，灯泡或发光二极管(LED)，以提供横跨广阔区域的光。另外地或可替代地，可以在门架子组件100或电车子组件200上安装广阔区域照明装置。从电力转换电子器件之一接收感知传感器功率。

感知系统还可以包括感知颜色的能力。添加颜色感测使软件目标能够识别不同类型的钢筋(例如，绿色或蓝色环氧钢筋52、54)。如图33至图34所示，第二感知传感器(例如，第二立体照相机342)的添加扩展了视场290和292，并且如图33所示在各个方面中可以允许重叠场294，用于对称地增强钢筋识别。因为电车202在任一横向方向上横跨工作场地12的宽度来回行进，所以这种布置使得能够在使用之前立即观察到用于夹持器子组件的每个目标操作场所。两个照相机342的使用增加了视场290和292，提高了位置准确度并且降低了在操作期间对钢筋运动的敏感度。具有多于一个的照相机342通过较低的风险感知和路径规划来提高系统可靠性。另外，可以将强度可变的照明装置添加到电车202以实现任选的夜间操作。

致动子组件

电车202承载致动子组件300。如例如在图11至图13和图15中所示的致动子组件300可以包括Z轴运动致动器，其可以是线性运动致动器、三角形致动器或并联运动学致动器的形式。示例性线性运动致动器包括基于本领域众所周知的带驱动系统、液压缸或齿轮式机构的那些致动器。本领域的技术人员将理解，可以使用任何合适的已知线性致动器来引导致动器沿着第三路径(通常沿着Z轴，在附图中示出为在取向上基本竖直)的运动。在各个方面中，致动器子组件300还会能够相对于电车202沿着Y轴行进。与单独沿着门架Y轴运动可以实现的分辨率相比，这提供了用于将夹持器定位在工作场地12的Y轴上的更精细的分辨率。夹持器臂和夹持器也可以在旋转运动中绕Z轴旋转，在图11中用R表示。

致动器子组件300包括由竖直框架构件302和下水平框架构件304构成的框架。竖直框架构件302的顶部可以被焊接到电车202的框架构件220，或者通过任何合适的紧固件或其它连接器连接以将致动子组件框架刚性地连结到电车202。可以通过任何合适的已知手段(例如，带驱动致动器，其具有马达和与滑车联接的齿轮箱；或滚珠丝杠线性致动器)实现沿着Z轴的线性运动。如图所示，滑轨构件306被安装到固定的Z轴构件308。安装在固定的Z轴构件308上的Z轴马达310为滑轨构件306沿着第三路径沿着Z轴的上下运动提供动力。

在各个方面中，致动器子组件300可以包括电车Y轴运动致动器。固定导轨312被安装在两个竖直框架构件302上并且跨越两个竖直框架构件302。安装在Z轴固定构件308上的滑板314被配置为在固定导轨312上的互补轨道中滑动。Y轴马达316在端盖320处被安装在Y轴固定导轨312的一个端部上。马达316为滑板314和Z轴固定构件308沿着导轨312的Y轴运动供以动力。因为Z轴滑轨306被连接到固定构件308，所以板314和固定构件308沿着导轨312在电车Y轴上的来回运动使Z轴导轨306在电车Y轴上来回运动。电车202中的电子盒204和205之间的空间为Z轴导轨提供自由空间以使其在电车Y轴上行进。

在各个方面中，旋转(Z偏航(Yaw))运动R(参见图11)可以由安装在滑轨306的下端部322上的旋转马达318提供。支柱358可以将夹持器子组件400连接到Z轴滑轨306的下端部322。可替代地，Z轴滑轨306可以在其下端部322中具有用于接收连接器358的腔体，以将夹持器子组件400连接到致动器子组件300。在任一种构型中，随着Z轴滑轨306在Z轴上上下运动或在电车Y轴上来回运动，或者随着支柱或连接器358绕Z轴旋转，或者这些运动的任意组合，夹持器臂470在相同的方向上运动。Z轴滑轨306的下端部322可以包括基准标记。

灯332可以被安装在下框架杆304上，以在正放置钢筋的场地上提供聚焦的光。在图11和图13中示出用于容纳用于灯332的电线的配电盒334。

在图49的框图中示出用于将动力源和通信源连接到设备10的各个部件的示例性布置。电车子组件处理器或计算机通过例如到照相机342和编码器的以太网连接接收传感器数据。电车计算机使用该传感器数据以生成运动命令，所述运动命令发送回到运动控制器，所述运动控制器协调一个或多个门架子组件马达184、一个或多个电车子组件马达226和一个或多个致动子组件马达310、316、318之间的动作以分别实现在门架Y、电车Y、X、Z和Z偏航路径中的运动，以适当地定位设备10。电车计算机还生成运动命令，所述运动命令例如通过以太网连接或通过控制器局域网(CAN)总线或数字信号发送到夹持器子组件接收器，以实现螺线管450的解锁。

门架202包括用于与门架和/或第二电车202通信的硬件。这可以通过如图49所示的Wi-Fi无线电和天线270或通过诸如CAN的某些其它有线或无线通信来实现。电车计算机经由以太网直接地与感知立体照相机和运动控制器通信。运动控制器将运动命令传达到各个轴驱动器，以用于X、Y、Z、Y电车和Z偏航马达控制。发送到夹持器模块的动力和控制信号从电子器件封壳通过沿着轴线到夹持器臂的布线来分配。例如，在各个方面中，可以在索道管理引导件324中运载电力电缆。

遥控器

现场操作员可以使用任何合适的可市售或专门设计的控制器380来远程控制设备10和子组件100、200、300和400，所述控制器380例如选自大型户外市场的安全额定无线电控制器、工业和建筑无线电控制器。在图36中示出了示例性控制器380。控制器380包括用于控制门架和电车子组件运动的把柄392和多个操纵杆384以及用于有针对性地控制末端效应器和工具的动力的拨动开关390。可以提供屏幕394以用于显示由计算机中继的数据或其它信息。控制器380可以用于触发任何子组件的有限手动控制或通过模式选择旋钮391触发设备10的自动操作。可以通过激活紧急停止按钮393来快速地停止设备。

控制器380可以是非系绳(即，无线)和电池操作的。控制器380可以包括远程紧急停止功能、手动机器人模式控制(即，手动或自动模式)、手动轴点动控制(即，3轴操纵杆，未示出)，并且可以具有显示人类可读状态和其它消息以方便操作的能力。另外，如图35所示，独立远程紧急停止控制器382可以由工作场地12上的辅助工人(例如，操作员或监管员)操纵。紧急停止控制器382可以包括天线388、单一紧急停止按钮386以及组合主体和把柄378。

电子盒160或204之一上的天线282(参见例如图4)向控制器380和382发送信号并且从控制器380和382接收信号。将天线282连接到从属计算机190和电车计算机214中的一个或两个，以读取和响应来自控制器380的手动控制信号和来自控制器382的运动停止信号，并且将状态数据发送回到控制器380以用于以人类可读形式显示在屏幕394上。

软件系统

在各个方面中，设备10可以包括用于子组件功能的操作控制的软件系统。参照图45，软件部件图解以3×3网格表示。网格的每层都代表在时间尺度中的差异，并且在各个方面中甚至代表在平台中的差异。每层都可以具有外部输入(例如，传感器、人类输入或数据库)和输出(例如，致动器、人类可读显示器或数据日志)。战略计划层在较大程度上是离线的，例如，基于

的，并且涉及将人类可读桥梁计划和在工作场地12上的基准标记70的调查测量结果转变为可以由软件和设备10部件处理的计划，用于性能序列中的每个“角色”的计划的细目分类(例如，载体，放置物，辅助放置物等)。战术执行层具有大多数的机器人部件，这些部件经历一定的感觉、模式和动作周期。在该层中的部件典型地以大约10Hz运行。运动控制层处理大多数的高带宽致动器控制，并且主要地以在50Hz和1000Hz之间的频率在专用硬实时硬件上运行并且实际上使设备10运动。由于不同的层经常表示不同的计算平台，所以在层之间传递的信息典型地是有限的和结构化的。例如，战术层可以使用在LINUX操作系统上运行的ROS，并且运动控制层可以是使用预定义的网络或接口的三重马达控制器，所述预定义的网络或接口用于在不同的操作系统和/或不同层的计算机语言之间通信。然而，对于信息在层中如何流动而言，没有设计上的约束。软件设计领域的技术人员将理解，在这些层内和在这些层之间的信息流的任何适当的方法将就足够了。另外，该系统部件在图解中被竖直地表示为感测、建模和执行功能。这种分类纯粹是信息性的，并且不对层中的部件施加任何限制或结构。“典型的”数据流从左到右是从感测到执行。实际上，层中的任何事物都有可能与其它任何事物通信。有需要“反向”信息流的实例，即，当通过工作场地的当前模型或正在执行的当前动作暗示或参数化感测时。另外，系统模块可以跨越类别(例如，标绘模块)，其直接地处理和集成原始传感器输入，同时构建世界的全球模型。

图45从左到右示出输入到系统中的信息，该信息以来自系统的输出结束。图45还示出在待由系统执行的每个功能中所体现的概念，所述概念列举出在网格的底部处汇总的设备部件的真实世界运动。最初，需要人工输入，例如，基于用于道路、桥面板或其它表面施工的已知的工程要求来开发施工计划(战略性预先计划)，勘测工作场地12以放置和/或测量标记(例如，图43中所示的基准标记70)之间的距离(感测)，将测量结果与施工计划相关(建模)，并且以任何合适的已知方式(例如，借助USB驱动器或从其它电子资源下载)将计划输入到设备10系统软件中。该层的输出是用于在设备10的操作中履行的各种战术部件的战略目标和角色分配的集合(执行)。战略层为用户提供工具以(在非常低的带宽下)监视设备10的进度，并且允许用户在计划的战术执行中在面对意想不到的问题时发布新的、调节后的战略计划。

在指定的“战术执行”的下一级别中，施工计划连同关于设备10的部件相对于彼此的结构和预期的位置及取向(即，姿态)的数据一起已经被输入系统中并且已经交付给软件系统。在各个方面中，会存在有来自设备传感器的附加输入，例如，人类操作员控制单元输入、来自视觉传感器的输入以及来自LIDAR传感器的输入。LIDAR传感器是可市售的传感器，其使用脉冲激光形式的光来测量可变距离。脉冲与其它数据结合而生成关于表面特性的精确的三维信息。感测功能可以例如使用照相机342或其它图像数据源来找到位于工作场地12处和设备部件的部分(例如，滑轨306的底部322)上的基准标记70，并且可以使用用于表面估计的数据以定位和验证钢筋位置、检测障碍物以及用于感知诊断。感测数据可以用于建模功能，例如，定位和标绘，估计设备10的各种部件(例如，夹持器402和夹持器臂470、电车202和门架桁架102相对于工作场地12)的姿态以及故障监视以检测观察到的破坏或障碍物，其与鉴于部件和场地计划的保存结构所期望的有所不同。例如，诸如上述的立体照相机342之类的感知传感器感知钢筋垫50(或其它感兴趣的工作场地)和基准标记70以计算位置。如图43所示,照相机可以从标记70接收定位信号72，并且将来自照相机的图像数据传达到主计算机，以检测料仓14，料仓内的钢筋段52，54，目标垫50，将钢筋放置在何处以维持所需的间距。

通过执行器模块协调在任何给定时间处待执行的行为，例如，拾取一定长度的钢筋和将其运输到特定位置以用于在钢筋垫50的形成中放置。执行器模块将工作场地的感测模型和系统的与工作场地的感测关系与计划的战略意图组合，以战术性地准确决定系统在任何特定时间点处应该做什么，与此同时将安全系统操作维持在人类操作员的密切监督下，所述人类操作员借助操作员控制单元(OCU)在现场与系统进行交互。执行器模块使用各种专门的计划部件来实现战略目标。例如，放置计划模块帮助执行器模块确定对于接下来的放置而言需要什么类型的钢筋，并且根据给定计划中的实际进度来确定放置钢筋的最佳位置。另外，可以包括避障模块，其使用由建模部件建立的环境的详细3D地图来确定在钢筋垫50上方是否突出有障碍物。避障模块可以改变对于设备10的任何部件而言的给定运动的轨迹，或者当计算出简单改变轨迹不足以避开物件时，系统会停止设备10的进展并且经由OCU请求人为干预。

该系统收集性能和进度统计数据，其可以在工作完成之后被分析，或者其可以反馈给监管人员以指导战略桥梁计划的修改来反映变化的条件或优先级。另外，可以存储来自战术执行层的更为详细的数据日志将以供以后分析。

在系统的运动控制层中，编码器(例如，在门架惰轮152和运载器惰轮254上以及在接头上的那些编码器)、夹持器臂470和夹持器接头上的转矩传感器以及温度传感器可以用于辅助运动控制。感测功能从传感器读取数据输入，并且建模功能将输入组合，对数据积分和对数据过滤，以计算在轴X、Y和Z中的任一者、Y电车和Z旋转上的设备的每个部件的运动状态或者来自其的偏差，并且估计在操作期间的任何给定时间下的端部效应器(例如，夹持器402)的位置。如此创建的模型用于协调和控制用于所有相关部件的运动轴和控制夹持器子组件400。信号被输出到相关部件以运动来实现完成施工计划所需的步骤。

可以利用门架转向模块来实现门架支腿104的驱动速度的调节，以紧密地跟随刮板导轨58的即时曲率。门架子组件100的每一侧都可以被独立地驱动。这可以由导轨跟随传感器(未示出，但是任选地定位在惰轮152上)指引，检测每个导轨58的相对曲率。另外，或可替代地，可以将照相机设置成指向门架子组件100的前方，以提供导轨58或其它标记的弯曲的超前图像。将超前图像数据报告给监管员，并且与计划生成器模块协调以调节通过模块到驱动马达184的运动控制指令，从而实现针对每个驱动马达184的不同运动。驱动轮150在曲线外侧上的桁架102的一侧上的行进距离将大于驱动轮150在曲线内侧上的桁架102的另一侧上的行进距离。该软件被编写以识别钢筋线和导轨线之间的差异，以准确地识别和计算导轨的曲率。

可替代地，可以在支腿104或桁架102的面向前方的段或支撑框架106上安装时间差相机，用于发出激光脉冲，接收反馈并且将数据传达到监管员以用于按照上述方式调节运动控制指令。

在另一个可替代的实施例中，可以使用感知传感器来观察导轨弯曲。诸如立体照相机342之类的传感器将其视场内的图像传达到感知子系统模块，所述感知子系统模块在各个方面中可以使用本文讨论的算法来识别视场内的线和角度并且将图像与用于纵向钢筋52线的网格地图数据进行比较。当以较小的增量运动时，可以测量变化的曲率。可以假设钢筋跟随刮板导轨，因此纵向钢筋线的曲率将接近于刮板导轨58的曲率。这些变化可以用于调节从运动控制子系统模块到门架支腿104上的驱动马达184和驱动轮150的运动指令。可以采用全球定位系统(GPS)单元来调节相对于钢筋的门架桁架位置。

在使用中，立体照相机对342各自都捕获同步的一对图像，一对覆盖物290和一对覆盖物292，并且立体照相机对342各自通过视频处理器发送图像数据，所述视频处理器对数据进行三角测量，以建立目标场所及其周围环境的三维(3-D)范围图像，其中范围图像的每一行和列元素都测量从传感器到该点的距离。处理范围图像有两个主要目的：首先，提取钢筋分段的3D位置和方向，引导从料仓拾取和引导用于放置的适当间距，并且其次，在照相机的视线内建立该区域的高程图。

例如，可以通过以下步骤进行钢筋分段提取：拍摄由立体照相机提供的范围图像，对它们应用适当调谐的边缘过滤器，并且继而对所得的边缘图像使用霍夫变换寻线算法。霍夫变换对于本领域的技术人员而言众所周知的，并且是从保罗·霍夫的工作(参见美国专利3,069,654)衍生而来的，其被扩展以识别任意形状的位置(参见Duda,R.O和P.E.Hart，“Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves in Pictures”，Comm.ACM,Vol.15,pp.11-15(1972年1月))，后来应用于计算机视觉(参见D.H.Ballard，“Generalizing the Hough Transform to Detect Arbitrary Shapes”，PatternRecognition,Vol.13,No.2,p.111-122,1981年)。通常，它是用于图像分析、计算机视觉和数字图像处理的特征提取技术。

可以通过将范围图像的每个点转换为在世界参考系中的2D(X，Y)点处的高程来构建高程图。然后，可以将每个点的高程在照相机下插入到粗调(coarse)2D(X-Y)网格中的单体中，并且可以对这些点执行统计上稳健的分析，以得出在每个单体中的表面的预期最大高度。所得出的高程图可以直接用于确定要避免的用于系统的障碍物，并且也可以用于在照相机下建立预期的平均平面表面，其又可以用于聚焦和验证基于霍夫变换的钢筋分段提取，使得钢筋检测不需要任何预校准步骤以用于稳健操作。

照相机图像数据被传达到计算机，例如，电车主计算机，其中设置有感知系统软件，所述感知系统软件包括用于执行霍夫和其它合适的计算机视觉处理算法的模块。尽管已经将霍夫变换和高程图累加器描述为示例性方法，但是本领域的技术人员将认识到，可以使用其它算法来识别钢筋分段并且在照相机下从三维输入来表征表面。

来自照相机342的原始照相机年龄数据用于建立机器人部件的实际位置的模型。例如，基准标记可以被安装在夹持器子组件400的臂470上，使得它们有时处于立体传感器342的视线内。当它们在视线内时，从图像提取基准点的位置和方向，并且可以建立臂470相对于照相机的相对位置。因此，该系统可以随着时间的推移准确地跟踪臂470的实际姿态(即，位置和方向)，并且可以考虑安装变化和不受控制的机械顺应性。本质上，该系统可以连续地进行自校准，从而消除在操作之前对校准步骤的需要，在不必明确地重新校准系统的情况下促进夹持器臂和照相机的更换，并且鼓励在接头中使用不受控制的机械顺应性，知道该系统将始终感测夹持器臂470、世界及其传感器上的效应器之间的实际关系。

该系统将随着时间的推移把信息累积到准确的3D世界模型中以及将其各个部件的位置累积到与该世界的关系中。同步定位与地图构建(SLAM)的过程对于本领域的技术人员而言是众所周知的。在该实施例中，SLAM过程可以将来自立体照相机342的实时信息、来自门架和电车的测距以及来自安装在门架支腿104上的安全激光扫描仪的信息相结合，以建立世界和系统的相对准确和最新的3D模型。关于桥梁的几何形状的先验信息与可以由感知系统感测和定位的GPS或调查的基准标记相结合，这样可以用于获取世界和半自动设备10的绝对准确和最新的3D模型，所述半自动设备10可以与全球战略操作计划一起使用，以执行将钢筋分段放置在何处的适当的一个时刻接着一个时刻的战术操作。

示范性操作

为在工作场地处使用而设置半自动设备10的初始步骤可以是调节门架桁架102的高度和跨度。可以通过调节支架108在支腿104和支撑框架106上的位置来调节桁架102在工作场地12上方的高度。也可以通过根据需要对准尽可能多的桁架模块118来手动调节桁架102的宽度，以在致动子组件300处于收回位置中的情况下允许电车202横穿垫50的整个宽度，而未影响工作场地12表面上的任何障碍物。

如以上关于夹持器子组件400所描述的，钢筋52、54的大批库存将典型地由起重机32或其它合适的用于提升和移动较重或笨重物件的装备从库存30运动，并且被放置在料仓14或可相当的容器中。如上所述，填充有作业所需的适当尺寸的钢筋的料仓14通过设备10运动到更靠近工作场地12的位置。对于料仓14而言合适的位置可以与待放置钢筋的位置相邻，其中料仓14中的钢筋的长轴通常平行于待在钢筋垫50上放置钢筋52或54的方向。

图1至图3示出设备10的布置，该设备10沿着工作场地12的Y轴的平面沿着纵向路径放置钢筋52。在这种布置中，夹持器组件400的臂470沿着Y轴的平面在纵向路径的方向上取向。图40示出一种构型，其中钢筋沿着工作场地12的X轴的平面在横向方向上放置。在该构型中，夹持器子组件的臂470被旋转以使臂段470和夹持器402沿着设备10的横向轴线对准。在任一种构型中，夹持器402被降低到钢筋，使用图25A至图25F所示的夹持器顺序从料仓14夹持一定长度的钢筋，并且使用以上讨论的致动子组件300的线性致动提升钢筋，根据预安装的施工计划将所选的钢筋52或54运输到钢筋垫50上的期望位置(通过使电车202沿着门架桁架102运动到正确位置，并且再次通过使用致动子组件300的线性致动以降低和释放钢筋，并且激活螺线管450以解锁夹持器指状物404来撤回柱塞452)，打开指状物404并且释放钢筋52或54，如图25G中所示。

实施测试以确定可以由单个设备10安全地运载多少长度的钢筋，并且了解在使用中将由钢筋经历的下垂悬臂式或悬置的跨度的量。参照图46和图47，对规格为#4、#5、#6、#7和#8的钢筋的50英尺长的条执行下垂度测试。例如，#4钢筋具有半英寸的直径，其中条规格编号每增加一个整数，就表示直径增加1/8英寸。因此，#5钢筋具有5/8英寸的直径，并且#8钢筋具有1英寸的直径。每个条都被放置在间隔开16英尺的两个八英尺支撑结构(B)上，使九英尺的条从每个支撑件(A)和(C)的外端部悬伸。在图47中的表格示出，对于每个条规格和测试设置的段B以及对于段A和段C的平均值的下垂度(英寸)。对于#4条而言，在段B处的条的中部下垂了3英寸，并且对于每个九英尺端部的平均下垂度下垂了19英寸。对于#8条而言，在段B处的条的中部下垂了1英寸，并且对于每个九英尺端部的平均下垂度下垂了10英寸。

为了测试以确定条的悬臂式下垂，使用了具有2英尺至16英尺的悬臂式长度的钢筋规格#3至#8。每个条都被夹持在48英寸的水平支撑件，以确保锚固的端部是平整的。图48中的表格示出，对于每个条规格和每个条长度的下垂(英寸)。例如，具有2英尺的悬臂式端部的#3条根本没有下垂，而具有8英尺的悬臂式端部的#3条下垂了18.75英寸。对于大多数条而言，2英尺的悬臂式端部没有下垂，除了对于#4条而言略有下垂0.875英寸以外。具有4英尺的悬臂式端部的#8条下垂了0.5英寸，并且具有14英尺的悬臂式端部的#8条下垂了26.5英寸。对于10英尺的#4条而言测量到30英寸的最大下垂量，并且对于14英尺的#7条而言测量到30.25英寸的最大下垂量。

使用下垂度测试结果，可以认为，在某些情况下，在单个设备10上的两个夹持器子组件400或两个设备10对于安全地运输和放置更长长度的钢筋将是最佳的。在图37至图39中示出其中使用两个设备10将钢筋的长件沿着纵向取向放置的构型。可以通过多种方式来协调双重门架：被动的，其中一个驱动门架通过机械连杆40推动(或拉动)被动门架；或者协调的，其中两个门架的驱动马达机械地或无线地链接。机械链接的门架可以包括刚性的或铰接的机械连杆40，其连接两个门架并且帮助它们之间进行协调运动。在机械联接的门架系统中，门架可以经由有线链路彼此通信，例如，经由CAN、串行链路(RS-232/485/422等)、以太网、Ether CAT或其它有线通信协议。

无线链接的门架可以包括两个门架，所述两个门架将它们的运动经由无线电无线链路彼此协调。在这种情况下，一个主要门架创建运动计划命令并且将其发送到次要门架。主要门架通过观察次要门架(通过传感器)或通过次要门架报告其位置来确认次要门架的位置。在无线联接的门架系统中，门架可以经由无线电无线链路(例如，Wi-Fi802.11b/g/n或无线CAN或其它)进行通信。

每个门架都将需要通过无线或有线通信与其一个或多个电车通信。无线通信可以使用标准Wi-Fi(802.11h/g/n)或其它专用无线网络(例如，无线CAN)。有线通信可以通过导电轨或经由拖令电缆来使用RS-485或类似物。

在图41至图42中示出其中使用单个设备10的设备10的构型，所述单个设备10具有两个夹持器子组件400，所述两个夹持器子组件400从分开的电车202悬置，每个电车202都骑跨在单个桁架102的导轨上。在这种构型中，夹持器被旋转以沿着工作场地12的X轴的平面在横向路径上提升、运输和放置更长长度的钢筋。可以设置一个较大料仓或两个料仓14以支撑钢筋的更长的段。

已经根据若干示例描述了半自动设备、子组件以及系统和子系统，这些示例旨在在所有方面进行说明而不是限制性的。因此，本发明能够在详细的实施方式上有许多变化，这可以由本领域的普通技术人员从本文包含的描述中得出。

在各个方面中，本文描述的设备包括(i)门架子组件，所述门架子组件包括：桥接构件，所述桥接构件用于在使用中横向地跨越工作场地的选定段；门架驱动系统，所述门架驱动系统用于实现所述门架子组件沿着所述工作场地的所述选定段的第一路径的行进；(ii)电车子组件，所述电车子组件被可运动地安装在所述门架子组件上并且包括：电车；和电车驱动系统，所述电车驱动系统用于实现所述电车沿着所述桥接构件的跨度沿着第二路径的行进；(iii)致动子组件，所述致动子组件被安装在所述电车子组件上，所述致动子组件包括：运动致动器；和致动器驱动系统，所述致动器驱动系统用于实现沿着与所述第二路径大致垂直的第三路径的行进，在平行于所述第一路径的路径上进行线性运动以及绕所述第三路径的轴线进行旋转运动；(iv)夹持器子组件，所述夹持器子组件从所述致动子组件的所述运动致动器悬置并且是可随所述运动致动器的所述运动致动器运动的，所述夹持器子组件包括：臂，所述臂从所述运动致动器悬置；以及多个夹持器，所述多个夹持器从所述臂悬置以用于夹持和释放物件，每个夹持器都包括至少一对可铰接的指状物以及指状物致动构件，所述至少一对可铰接的指状物以部分闭合间隔的关系朝向彼此偏压，所述指状物致动构件用于打开和闭合所述至少一对指状物；以及(v)自动控制系统，所述自动控制系统包括：感测功能；建模功能；以及执行功能；所述感测功能具有接收器，所述接收器用于接收感观信号并且将所述感观信号至少传达到所述建模功能；所述建模功能动态地计算至少所述至少一个夹持器相对于所述工作场地的位置，将所述位置计算与用于在所述工作场地上放置多个物件的预先计划的地图进行协调以生成协调计算，并且将所述协调计算传达到所述执行功能；并且所述执行功能将运动信号传达到所述门架驱动系统、所述电车驱动系统和所述致动器驱动系统中的一个或多个，用于分别沿着所述第一路径、所述第二路径、所述第三路径、所述平行路径和所述旋转轴线中的一个或多个进行协调运动，以便定位所述夹持器子组件来用于对所述多个物件进行提升、运输和放置中的一项或多项。

所述第一路径可以是线性的和/或非线性的。所述运动致动器优选地选自线性运动致动器、三角形致动器、并联运动学致动器及其组合。当所述运动致动器是线性运动致动器时，所述运动致动器可以选自带传动系统、液压缸、气动系统、电磁系统、齿轮机构及其组合。

该设备还可以包括感知传感器，所述感知传感器被安装到所述电车或所述门架中的一个，并且被连接以用于与计算机通信，所述感知传感器被定位成用于采集所述工作场地的图像数据并且将其传达到所述计算机以用于处理。

该设备还可以包括用于与所述控制系统无线通信的遥控器，以用于选择对门架、电车、致动子组件和夹持器子组件中的一个或多个进行手动控制或自动控制中的一项。

本文描述的实施例被理解为提供所公开的本发明的各种实施例的变化细节的说明性特征；并且因此，除非另外指出以外，将应理解，在可能的范围内，所公开的实施例的一个或多个特征、元件、部件、构件、结构、模块和/或方面可以与或相对于所公开的实施例的一个或多个其它特征、元件、部件、构件、结构、模块和/或方面组合、分离、相互交换和/或重新布置，而不脱离所公开的本发明的范围。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对任何示例性实施例进行各种替换、修改或组合。另外，本领域的技术人员在阅读本说明书后，将认识到或者能够使用不超过常规的实验来确定本文所述的本发明的各种实施例的许多等同物。因此，本发明不受各种实施例的描述的限制，而是受权利要求的限制。

本文提及的所有专利、专利申请、出版物或其它公开材料由此通过引用整体并入本文，如同每个单独参考文献被分别明确地通过引用并入一样。据说通过引用并入本文的所有参考文献和任何材料或其部分仅在所并入的材料不与本公开中阐述的现有定义、陈述或其它公开材料相冲突的范围内并入本文。同样，在必要的程度上，如本文所阐述的公开内容取代通过引用并入本文的任何冲突材料，并且本公开明确地在本申请控制中阐述。

Claims (27)

1.一种组件(10)，其包括：

门架子组件(100)，所述门架子组件包括桥接构件(102)和门架驱动系统(150、178、180、182、184)，所述桥接构件用于在使用中横向地跨越工作场地(12)的选定段，所述门架驱动系统用于实现所述门架子组件(100)沿着所述工作场地的所述选定段的第一路径的行进；

电车子组件(200)，所述电车子组件被可运动地安装在所述门架子组件(100)上并且包括电车(202)和电车驱动系统(224、226、228、230和232)，所述电车驱动系统用于实现所述电车(202)沿着所述桥接构件(102)的跨度沿着第二路径的行进；

致动子组件(300)，所述致动子组件被安装在所述电车子组件(200)上，所述致动子组件包括运动致动器和致动器驱动系统(306、308和310)，所述致动器驱动系统用于实现沿着与所述第二路径大致垂直的第三路径的行进：

改进包括：

夹持器子组件(400)，所述夹持器子组件从所述致动子组件(300)的所述运动致动器悬置并且是能随其运动的，所述夹持器子组件(400)包括至少一个夹持器(402)，其用于夹持和释放物件(52、54)；和，

控制系统，所述控制系统包括感测功能、建模功能和执行功能；

所述感测功能用于接收感观信号并且将所述感观信号传达到至少所述建模功能，

所述建模功能动态地计算至少所述至少一个夹持器(402)相对于所述工作场地(12)的姿态，将所述姿态计算与用于在所述工作场地上放置多个物件(52、54)的计划进行协调以生成协调计算，并且将所述协调计算传达到所述执行功能，并且

所述执行功能将运动信号传达到所述门架驱动系统、所述电车驱动系统和所述致动器驱动系统中的一个或多个，用于分别沿着所述第一路径、所述第二路径和所述第三路径中的一个或多个进行协调运动，以便定位所述夹持器子组件(400)以用于对所述多个物件(52、54)进行提升、运输和放置中的一项或多项。

2.根据权利要求1所述的组件(10)，其中，所述夹持器子组件(400)包括：

臂(470)，所述臂从所述运动致动器悬置；和，

多个夹持器(402)，所述多个夹持器从所述臂(470)悬置。

3.根据权利要求2所述的组件(10)，还包括：

连接器(480)，所述臂(470)从所述连接器开始从所述运动致动器悬置，以及，

马达(318)，所述马达用于使所述连接器(480)绕所述第三路径的轴线旋转。

4.根据权利要求2所述的组件(10)，其中，每个夹持器都包括：

至少一对能铰接的指状物(404)，其以部分闭合间隔的关系朝向彼此偏压，以及，

指状物致动构件(428、426)，其用于打开和闭合所述至少一对指状物(404)。

5.根据权利要求4所述的组件(10)，其中，所述一对指状物中的每个指状物(404)都包括：

基部部分(406)；

鳍板部分(408)；

其中，所述基部部分(406)和所述鳍板部分(408)彼此可枢转地连接(420)，所述基部部分(406)可操作地连接到所述指状物致动构件(428、426)，并且所述鳍板部分(408)具有渐缩的端部以用于与所述物件(52、54)初始接合；以及

至少一个弹簧构件(410)，其用于将所述鳍板部分(408)朝向所述基部部分(406)偏压。

6.根据权利要求4所述的组件(10)，其中，所述指状物致动构件包括：

具有上表面和下表面的基板(438)，所述下表面被配置为用于与所述物件(52、54)接触；

一组从动齿轮(426)，其可操作地连接到所述一对指状物(404)，使得所述一组从动齿轮(426)在第一方向上的运动闭合所述一对指状物(404)并且使得所述一组从动齿轮(426)在第二方向上的运动打开所述一对指状物(404)；

驱动齿轮(428)，其可操作地连接到所述一组从动齿轮(426)，使得所述驱动齿轮(428)的运动转换成所述一组从动齿轮(426)的运动，所述驱动齿轮(428)具有连接到所述基板(438)的上表面的底部部分、顶部部分和锁定部分(456)，所述锁定部分被定位在所述驱动齿轮(428)的顶部部分和底部部分之间，所述驱动齿轮朝向其中所述一对指状物(404)打开的解锁位置偏压；以及，

致动器(450)，其具有锁定构件(452)，所述锁定构件被偏压成用于当在所述第三路径的方向上对所述基板(438)的下表面施加力时被动地与所述驱动齿轮(428)的所述锁定部分(456)进行锁定接合，所述力足以使所述驱动齿轮(428)的所述锁定部分(456)运动成与所述致动器(450)的所述锁定构件(452)对准并且运动到其中所述一对指状物(404)闭合的锁定位置中，所述致动器(450)能响应于来自所述控制系统的信号以使所述锁定构件(452)主动地退出与所述锁定部分(456)的接合，以便使所述驱动齿轮(428)自由地朝向解锁位置运动。

7.根据权利要求6所述的组件(10)，其中，所述致动器(450)是具有腔体的螺线管，并且所述锁定构件(452)是可滑动地安装在所述腔体(454)中的柱塞，并且所述驱动齿轮(428)的所述锁定部分(456)是用于接收所述柱塞的开口。

8.根据权利要求6所述的组件(10)，还包括：

齿轮箱(424)，其用于容纳所述一组从动齿轮(426)和至少所述驱动齿轮(428)的所述锁定部分(456)，所述齿轮箱具有顶板，所述顶板具有通道，随着所述驱动齿轮的所述锁定部分运动成与所述致动器的所述锁定构件对准，所述驱动齿轮的所述顶部部分穿过所述通道；以及

止挡件(430)，其用于限制由所述驱动齿轮(428)能够从所述齿轮箱(424)行进出来的距离。

9.根据权利要求6所述的组件(10)，还包括：

第一轴(422)和第二轴(422)，所述第一轴和所述第二轴相对于彼此呈平行间隔的关系；

安装在所述第一轴(422)上的所述一组从动齿轮(426)的第一齿轮，以及安装在所述第二轴(422)上的所述一组从动齿轮(426)的第二齿轮；

安装在所述第一轴(422)上的所述至少一对指状物(404)的第一指状物，以及安装在所述第二轴(422)上的所述至少一对指状物(404)的第二指状物；

所述驱动齿轮(428)具有与所述第一齿轮(426)可运动地接合的第一边缘以及与所述第二齿轮(426)可运动地接合的第二边缘；

其中，所述驱动齿轮(428)在所述第三路径的平面中的向上运动使所述第一齿轮(426)和所述第二齿轮(426)以及所述第一轴(422)和所述第二轴(422)沿所述第一方向旋转，以便闭合所述一对指状物中的所述第一指状物(404)和所述第二指状物(404)，并且所述驱动齿轮(428)在所述第三路径的平面中的向下运动使所述第一齿轮(426)和所述第二齿轮(426)以及所述第一轴(422)和所述第二轴(422)沿所述第二方向旋转，以便打开所述第一指状物(404)和所述第二指状物(404)。

10.根据权利要求9所述的组件(10)，其中，有两对指状物(404)，每对指状物都具有在所述驱动齿轮(428)和所述第一从动齿轮(426)的相对侧上安装在所述第一轴(422)上的第一指状物以及在所述驱动齿轮(428)和所述第二从动齿轮(426)的相对侧上安装在所述第二轴(422)上的第二指状物。

11.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述致动子组件(300)的所述运动致动器具有轮轴(358)，所述轮轴可操作地连接到所述致动器驱动系统，以用于实现所述轮轴相对于所述第三路径的运动；并且，

所述夹持器子组件(400)还包括安装到所述轮轴(358)的连接器(480)，从连接器板(480)的相对侧横向地延伸的两个臂段(470)以及从每个臂段(470)悬置的至少一个夹持器(402)。

12.根据权利要求11所述的组件(10)，其中，所述致动器驱动系统的所述运动致动器实现所述轮轴(358)的线性和旋转运动，

所述轮轴(358)可枢转地连接到所述运动致动器，以用于实现所述轮轴的线性运动、旋转运动和枢转运动中的一个或多个。

13.根据权利要求11所述的组件(10)，其中，所述致动器驱动系统的所述运动致动器手动地或通过夹持器驱动马达(318)实现所述轮轴(358)的线性运动；并且

所述连接器(480)被安装成用于绕所述轮轴(358)旋转。

14.根据权利要求11所述的组件(10)，其中，每个夹持器(402)都包括：

至少一对能铰接的指状物(404)，其以部分闭合间隔的关系朝向彼此偏压；和

指状物致动构件，其用于打开和闭合所述至少一对指状物(404)。

15.根据权利要求14所述的组件(10)，其中，所述指状物致动构件包括：

具有上表面和下表面的基板(438)，所述下表面被配置为用于与所述物件(52、54)接触；

一组从动齿轮(426)，其可操作地连接到所述一对指状物(404)，使得所述一组从动齿轮(426)在第一方向上的运动闭合所述一对指状物(404)并且使得所述一组从动齿轮(426)在第二方向上的运动打开所述一对指状物(404)；

驱动齿轮(428)，其可操作地连接到所述一组从动齿轮(426)，使得所述驱动齿轮(428)的运动转换成所述一组从动齿轮(426)的运动，所述驱动齿轮(428)具有连接到所述基板(438)的所述上表面的底部部分、顶部部分和锁定部分(456)，所述锁定部分被定位在所述驱动齿轮(428)的所述顶部部分和所述底部部分之间，所述驱动齿轮朝向其中所述一对指状物(404)打开的解锁位置偏压；以及，

致动器(450)，其具有锁定构件(452)，所述锁定构件被偏压成用于当在所述第三路径的方向上对所述基板(438)的所述下表面施加力时被动地与所述驱动齿轮(428)的所述锁定部分(456)进行锁定接合，所述力足以使所述驱动齿轮(428)的所述锁定部分(456)运动成与所述致动器(450)的所述锁定构件(452)对准并且运动到其中所述一对指状物(404)闭合的锁定位置中，所述致动器(450)能响应于来自自动控制系统的信号以使所述锁定构件(452)主动地退出与所述锁定部分(456)的接合，以便使所述驱动齿轮(428)自由地朝向解锁位置运动。

16.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述致动子组件还包括：

第二运动致动器(312、314、316)，其用于实现所述夹持器子组件(400)相对于所述电车子组件(200)沿着第四路径在与所述第二路径的方向相同的方向上的行进。

17.根据权利要求16所述的组件(10)，其中，所述致动子组件(300)还包括：

旋转运动致动器(318)，其可操作地连接到所述夹持器子组件(400)，用于实现所述夹持器子组件(400)绕所述第三路径的轴线的旋转。

18.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述致动子组件(300)还包括：

旋转运动致动器(318)，其可操作地连接到所述夹持器子组件(400)，以用于实现所述夹持器子组件(400)绕所述第三路径的轴线的旋转。

19.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，还包括至少一对立体照相机(342)，其用于在无需预先测量所述工作场地的情况下感测和标绘所述工作场地(12)中的相关物件的三维姿态。

20.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述感测功能从图像数据源接收感观信号，以找到被预先定位在所述工作场地(12)处以及在所述门架、电车、致动子组件和夹持器子组件中的一个或多个的部分上的标记(70)，以生成所述感测数据。

21.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述感测功能从由图像数据源、脉冲激光传感器、人类操作员控制输入及其组合构成的组中选出的源接收感观信号。

22.根据权利要求21所述的组件(10)，其中，所述建模功能使用所述感测数据，用于进行定位和标绘中的一项或多项以定义所述工作场地的感测模型，用于估算所述夹持器(402)、夹持器臂(470)、电车(202)和门架桥接构件(102)部件中的一个或多个相对于所述工作场地(12)的姿态，以及用于故障监测以检测观察到的障碍物与基于计划的期望之间的差异。

23.根据权利要求22所述的组件(10)，其中，所述执行功能包括执行器模块，所述执行器模块将所述工作场地(12)的所述感测模型以及由所述夹持器(402)、夹持器臂(470)、电车(202)和门架桥接构件(102)部件姿态中的一个或多个相对于所述工作场地(12)的感测关系与计划的战略企图相结合，以便战术性地确定和指导用于执行所述计划的运动信号。

24.根据权利要求23所述的组件(10)，其中，所述执行功能还包括：

放置计划模块，其辅助所述执行器模块确定对于相继放置所需的物件并且确定对于待根据所述计划而进展的物件放置的最佳位置；以及，

避障模块，其使用由所述建模功能生成的所述工作场地(12)的三维地图而检测所述工作场地上的障碍物存在。

25.根据权利要求24所述的组件(10)，其中，所述避障模块通过以下步骤中的一项或两项而对障碍物检测进行响应：(i)改变对于所述夹持器(402)、夹持器臂(470)、电车(202)和门架桥接构件(102)部件中的一个或多个给定的运动轨迹；以及(ii)停止设备(10)运动。

26.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，两个组件(10)相对于彼此以基本相邻的平行间隔关系被定位在工作场地(12)上，每个组件(10)都包括所述门架子组件(100)、所述电车子组件(200)、所述致动子组件(300)、所述夹持器子组件(400)和所述控制系统，它们通过有线连接或无线连接之一可操作地链接，以使每个组件分别沿着所述第一路径、所述第二路径和所述第三路径中的一个或多个的协调运动同步，以便定位所述夹持器子组件(400)以用于对所述多个物件(52、54)进行提升、运输和放置中的一项或多项。

27.根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)，其中，所述组件包括至少两个电车子组件(200)，所述至少两个电车子组件被安装在所述门架子组件(100)的所述桥接构件(102)上，每个电车子组件(200)都具有安装在其上的一个致动子组件(300)，并且每个致动子组件都具有从其悬置的一个夹持器子组件(400)，其中，所述控制系统协调每个电车子组件(200)沿着所述第二路径的运动，并且协调每个致动子组件(300)沿着所述第三路径的运动，以便定位每个夹持器子组件(400)以用于对所述多个物件(52、54)进行协调的提升、运输和放置中的一项或多项。

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