CN114278146B - 一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，包括如下步骤：现场清理与平整；场地布局；流动式起重机进场稳固；塔材、工具、组塔机器人进场；底塔段的对接装置安装；底塔段地面组装；组塔机器人攀登塔腿；中间塔段对接装置安装；中间塔段地面组装；中间塔段整体吊装对接；组塔机器人完成塔段连接；起重机吊点自动脱钩；组塔机器人返回地面；人工紧固；收尾工作。本申请通过一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，可实现电力铁塔建设过程中，无作业人员在高空进行塔上施工，可有效降低因高空坠落造成的人身死亡事件发生，同时，该施工方法可提高电力铁塔组装施工效率和自动化水平，便于产业上推广和应用。

Description

一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法

技术领域

本发明涉及电力建设施工技术领域，具体涉及一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法。

背景技术

近年来，随着我国社会发展对电力能源需求持续加大，新建架空输电线路建设规模不断增长，高压输电铁塔建设是输电线路发展的基础。现有建设模式以吊车分片吊装，人工塔上组装为主，电力铁塔建设属于高空作业领域，统计分析，近年来电力建设高空作业的人身伤亡事故占比超过五成，高空作业的安全风险管控尤为重要，由其带来的安全风险大、工艺质量不高、人员管控难等问题突出。随着智能机器人、精密机械连接技术以及高精度施工技术的发展，使得机器人智能化组塔施工逐渐受到关注。

发明内容

为了解决上述现有施工方法中存在的安全问题，本申请的目的在于提供一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法。

为实现本申请的目的，本申请提供的技术方案如下：

一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，包括如下步骤：

(1)现场清理与平整：确定施工场地符合起重机组塔施工相关规范，清理地表杂物，平整不平场地；

(2)场地布局：对施工区域内运输道路、塔材堆放区、流动式起重机吊装区、工器具区、休息区做出全面的规划、布局；

(3)流动式起重机进场稳固：起重机沿指定路径进场，达到指定作业区域后，进行稳固支撑，起重机工作状态检查；

(4)塔材、工具、组塔机器人进场：由运输车辆将施工塔材、工具、组塔机器人运输至现场各指定区域，由人工配合起重机进行卸载；

(5)底塔段的对接装置安装：对接装置包括下塔段导向限位装置和上塔段导向限位装置，采用焊接或螺栓等连接形式，由人工在地面进行连接，底塔段上部完成4个下塔段导向限位装置的安装，同时完成底塔段各面塔片的组装；

(6)底塔段地面组装：根据施工方案由起重机吊装塔片或单独塔材，配合人工在钢筋混凝土地基上进行底塔段的安装和地基紧固；

(7)组塔机器人攀登塔腿：将4个组塔机器人分别安装于底塔段的4个塔腿，组塔机器人上电，调试机器人功能，沿各塔腿自动或手动遥控操作运行至下塔段导向限位装置下方等待；

(8)中间塔段对接装置安装：由工作人员在地面采用焊接或螺栓等连接形式，完成中间塔段4个塔腿上下塔段导向限位装置和上塔段导向限位装置的安装，其中，中间塔段上部安装下塔段导向限位装置，下部安装上塔段导向限位装置；

(9)中间塔段地面组装：根据施工方案由起重机吊装塔片或单独塔材，配合人工在组塔空旷场地完成中间塔段的整体组装，并分别挂上各侧的调整绳；

(10)中间塔段整体吊装对接：由流动式起重机对中间塔段进行整体吊装，吊装至底塔段上方，起重机配合调整绳地面操作人员，将中间塔段上塔段导向限位装置与底塔段下塔段导向限位装置进行位置对准后，起重机将中间塔段进行缓慢下方，通过对接装置的精准对接，完成底塔段、第一个中间塔段的塔腿对接；

(11)组塔机器人完成塔段连接：组塔机器人自动或手动遥控操作运行至塔段对接位置，自动识别对接螺孔位置，依次进行底塔段、第一个中间塔段的塔腿对接处螺栓和螺母的连接，连接完毕后，各机器人攀爬至第一中间塔段的对接装置下方等待保持；

(12)起重机吊点自动脱钩：起重机与第一个中间塔段的吊点自动脱钩，收缩至地面下一塔段的吊装位置，人工将调整绳拉回地面，用于下一塔段的吊装调整；

(13)重复步骤(8)到(12)，完成其余中间塔段的组装、吊装、对接和机器人智能化组塔步骤；

(14)组塔机器人返回地面：组塔机器人对所有塔段连接完成后，通过自动或手动遥控操作方式，沿着各自塔腿返回底塔段下部接近地面位置处，由起重机、人工或运输支具将各机器人卸下，与塔腿脱离，运输至机器人放置区域；

(15)人工紧固：人工沿脚钉爬上已经连接完成的高压输电铁塔，进行各塔段中间横材位置未紧固螺栓的最终紧固。

(16)收尾工作：铁塔组立完毕后流动式起重机即可撤场，工作人员对损坏的材料收集整理回收并做好统计，回收工器具返还仓库，清理施工垃圾，恢复施工现场环境原貌。

其中，所述高压输电铁塔包括电力建设的所有铁塔形式。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本申请通过一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，可实现电力铁塔建设过程中，无作业人员在高空进行塔上施工，可有效降低因高空坠落造成的人身死亡事件发生，同时，该施工方法可提高电力铁塔组装施工效率和自动化水平，便于产业上推广和应用。

附图说明

图1为本发明一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法的整体示意图一；

图2为本发明一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法的整体示意图二；

图中：1-流动式起重机；2-中间塔段；3-对接装置；4-组塔机器人；5-底塔段。

图3为本发明对接装置的结构示意图；

图4为本发明下塔段导向限位装置的结构示意图；

图5为本发明上塔段导向限位装置的结构示意图；

图中，上塔腿21，下塔腿22，加强板23，上导向角钢24，导向框25，下导向角钢26。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本申请文件中使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。

应该理解，当本申请文件中称部件被“连接”到另一部件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

如图1-图5所示，本实施提供的一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，包括如下步骤：

(1)现场清理与平整：确定施工场地符合起重机组塔施工相关规范,清理地表杂物,包括杂草、树木等障碍物，平整沟壑和土堆等不平场地；

(2)场地布局：对施工区域内运输道路、塔材堆放区、流动式起重机吊装区、工器具区、休息区等做出全面的规划、布局；

(3)流动式起重机进场稳固：起重机沿指定路径进场，达到指定作业区域后，进行稳固支撑，起重机工作状态检查；

(4)塔材、工具、组塔机器人进场：由运输车辆将施工塔材、工具、组塔机器人运输至现场各指定区域，由人工配合起重机进行卸载；

(5)底塔段的对接装置安装：对接装置包括下塔段导向限位装置和上塔段导向限位装置，采用焊接或螺栓等连接形式，由人工在地面进行连接，底塔段上部完成4个下塔段导向限位装置的安装，同时完成底塔段各面塔片的组装；

(6)底塔段地面组装：根据施工方案由起重机吊装塔片或单独塔材，配合人工在钢筋混凝土地基上进行底塔段的安装和地基紧固；

(7)组塔机器人攀登塔腿：将4个组塔机器人分别安装于底塔段的4个塔腿，组塔机器人上电，调试机器人功能，沿各塔腿自动或手动遥控操作运行至下塔段导向限位装置下方等待；

(8)中间塔段对接装置安装：由工作人员在地面采用焊接或螺栓等连接形式，完成中间塔段4个塔腿上下塔段导向限位装置和上塔段导向限位装置的安装，其中，中间塔段上部安装下塔段导向限位装置，下部安装上塔段导向限位装置；

(9)中间塔段地面组装：根据施工方案由起重机吊装塔片或单独塔材，配合人工在组塔空旷场地完成中间塔段的整体组装，并分别挂上各侧的调整绳；

(10)中间塔段整体吊装对接：由流动式起重机对中间塔段进行整体吊装，吊装至底塔段上方，起重机配合调整绳地面操作人员，将中间塔段上塔段导向限位装置与底塔段下塔段导向限位装置进行位置对准后，起重机将中间塔段进行缓慢下方，通过对接装置的精准对接，完成底塔段、第一个中间塔段的塔腿对接；

(11)组塔机器人完成塔段连接：组塔机器人自动或手动遥控操作运行至塔段对接位置，自动识别对接螺孔位置，依次进行底塔段、第一个中间塔段的塔腿对接处螺栓和螺母的连接，连接完毕后，各机器人攀爬至第一中间塔段的对接装置下方等待保持；

(12)起重机吊点自动脱钩：起重机与第一个中间塔段的吊点自动脱钩，收缩至地面下一塔段的吊装位置，人工将调整绳拉回地面，用于下一塔段的吊装调整；

(13)重复步骤(8)到(12)，完成其余中间塔段的组装、吊装、对接和机器人智能化组塔步骤；

(14)组塔机器人返回地面：组塔机器人对所有塔段连接完成后，通过自动或手动遥控操作方式，沿着各自塔腿返回底塔段下部接近地面位置处，由起重机、人工或运输支具将各机器人卸下，与塔腿脱离，运输至机器人放置区域；

(15)人工紧固：人工沿脚钉爬上已经连接完成的高压输电铁塔，进行各塔段中间横材位置未紧固螺栓的最终紧固。

(16)收尾工作：铁塔组立完毕后流动式起重机即可撤场，工作人员对损坏的材料收集整理回收并做好统计，回收工器具返还仓库，清理施工垃圾，恢复施工现场环境原貌。

需要说明的是，施工过程主要包括流动式起重机1、中间塔段2、对接装置3、组塔机器人4、底塔段5。

所述施工步骤(1)-(4)为高压输电铁塔组装前的现场清理和设备进场等准备工作。需要采用专用设备或人工对电力铁塔组装现场影响施工过程进展的要素进行清理和平整；合理规划出现场各区域的功能布局；电力铁塔组装所需专用车辆、工具、材料进行运输进场。

所述施工步骤(5)为底塔段的地面组装，除了塔腿和斜材的连接之外，需要将下塔段导向限位装置通过焊接或螺栓连接形式与4个下塔腿的顶端连接紧固。

底塔段地面组装完毕后，由流动式起重机进行吊装至钢筋混凝土地基上，4个塔腿底座对准地基上的安装位置，人工进行紧固连接。

中间塔段地面组装的同时，组塔机器人由人工或专用支具实现与底塔段的塔腿攀爬连接，连接完成后进行上电，自动或手动操作攀爬至上塔段导向限位装置下方，等待作业任务信号。

所述施工步骤(8)、(9)为中间塔段的地面组装，除了塔腿和斜材的连接之外，需要将上塔段导向装置通过焊接或螺栓连接形式与中间塔段4个塔腿的底部连接紧固，同时，下塔段导向限位装置通过焊接或螺栓连接形式与中间塔段4个塔腿的顶部连接紧固。

所述施工步骤(10)中间塔段整体吊装对接过程中，底、中间塔段对接通过下塔段导向限位装置和上塔段导向装置实现。

所述施工步骤(11)，当底、中间塔段对接完成后，组塔机器人接收启动信号，沿着各自的攀爬塔腿向上攀爬，运行至当底、中间塔段对接处时停止，通过其上装置对下塔段导向限位装置和上塔段导向装置的对中螺孔进行识别，并完成螺栓和螺母的紧固连接。连接完成后，流动式起重机通过自动脱钩装置脱离中间塔段的吊点，组塔机器人继续向上攀爬，当攀爬至中间塔段的导向限位装置下方时停止，等待第三塔段(其他中间塔段或顶塔段)对接完成后的作业任务信号。

后续塔段的安装，通过重复以上步骤进行。

所述施工步骤(14)，当铁塔整体组装完成后，组塔机器人接收返回信号后，沿着各自塔腿返回底塔段下部接近地面位置处，由起重机、人工或运输支具将各机器人卸下，与塔腿脱离，运输至机器人放置区域。再由人工上塔对铁塔横材等未紧固连接处进行螺栓和螺母的拧紧。

另外，本申请的对接装置包括与上塔腿固定连接的下塔段导向限位装置和下塔腿固定连接的上塔段导向限位装置，所述下塔段导向限位装置包括上导向角钢24，所述上导向角钢24下端设置有导向框25，所述下塔段导向限位装置连接在上塔腿21内侧，且上塔腿下端位于上导向角钢中间部位，所述上塔段导向限位装置包括下导向角钢26，所述下导向角钢26上部两侧分别延伸出一块与导向框配合使用的导向块，下导向角钢与两个导向块构成且缺口的框型，且下塔腿上端位于上导向角钢中间部位。

对接时，所述导向框套接在所述下导向角钢设置有导向块的外侧，上塔腿下端与下塔腿上端接触，所述导向框两侧分别通过铰接部件连接有一个加强板，对接后，所述加强板贴合在上塔腿和下塔腿外侧并通过螺栓与上塔腿和下塔腿固定连接。

对接装置不仅能够实现上塔腿和下塔腿导向对接，而且能够方便快捷地将上塔腿和下塔腿固定连接。

需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)现场清理与平整：确定施工场地符合起重机组塔施工相关规范，清理地表杂物，平整不平场地；

(2)场地布局：对施工区域内运输道路、塔材堆放区、流动式起重机吊装区、工器具区、休息区做出全面的规划、布局；

(3)流动式起重机进场稳固：起重机沿指定路径进场，达到指定作业区域后，进行稳固支撑，起重机工作状态检查；

(4)塔材、工具、组塔机器人进场：由运输车辆将施工塔材、工具、组塔机器人运输至现场各指定区域，由人工配合起重机进行卸载；

(5)底塔段的对接装置安装：对接装置包括下塔段导向限位装置和上塔段导向限位装置，采用焊接或螺栓等连接形式，由人工在地面进行连接，底塔段上部完成4个下塔段导向限位装置的安装，同时完成底塔段各面塔片的组装；

(6)底塔段地面组装：根据施工方案由起重机吊装塔片或单独塔材，配合人工在钢筋混凝土地基上进行底塔段的安装和地基紧固；

(7)组塔机器人攀登塔腿：将4个组塔机器人分别安装于底塔段的4个塔腿，组塔机器人上电，调试机器人功能，沿各塔腿自动或手动遥控操作运行至下塔段导向限位装置下方等待；

(8)中间塔段对接装置安装：由工作人员在地面采用焊接或螺栓等连接形式，完成中间塔段4个塔腿上下塔段导向限位装置和上塔段导向限位装置的安装，其中，中间塔段上部安装下塔段导向限位装置，下部安装上塔段导向限位装置；

(9)中间塔段地面组装：根据施工方案由起重机吊装塔片或单独塔材，配合人工在组塔空旷场地完成中间塔段的整体组装，并分别挂上各侧的调整绳；

(10)中间塔段整体吊装对接：由流动式起重机对中间塔段进行整体吊装，吊装至底塔段上方，起重机配合调整绳地面操作人员，将中间塔段上塔段导向限位装置与底塔段下塔段导向限位装置进行位置对准后，起重机将中间塔段进行缓慢下方，通过对接装置的精准对接，完成底塔段、第一个中间塔段的塔腿对接；

(11)组塔机器人完成塔段连接：组塔机器人自动或手动遥控操作运行至塔段对接位置，自动识别对接螺孔位置，依次进行底塔段、第一个中间塔段的塔腿对接处螺栓和螺母的连接，连接完毕后，各机器人攀爬至第一中间塔段的对接装置下方等待保持；

(12)起重机吊点自动脱钩：起重机与第一个中间塔段的吊点自动脱钩，收缩至地面下一塔段的吊装位置，人工将调整绳拉回地面，用于下一塔段的吊装调整；

(13)重复步骤(8)到(12)，完成其余中间塔段的组装、吊装、对接和机器人智能化组塔步骤；

(14)组塔机器人返回地面：组塔机器人对所有塔段连接完成后，通过自动或手动遥控操作方式，沿着各自塔腿返回底塔段下部接近地面位置处，由起重机、人工或运输支具将各机器人卸下，与塔腿脱离，运输至机器人放置区域；

(15)人工紧固：人工沿脚钉爬上已经连接完成的高压输电铁塔，进行各塔段中间横材位置未紧固螺栓的最终紧固；

(16)收尾工作：铁塔组立完毕后流动式起重机即可撤场，工作人员对损坏的材料收集整理回收并做好统计，回收工器具返还仓库，清理施工垃圾，恢复施工现场环境原貌。

2.根据权利要求1所述的一种面向高压输电铁塔的机器人智能化组塔施工方法，其特征在于，所述高压输电铁塔包括电力建设的所有铁塔形式。

Images