CN117127841A - 一种用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其包括轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件、控制组件、静力切割组件；载重车架安置在所述轮式底盘结构上；升降平台组件包括升降平台、第一测距传感器、旋转台、夹持装置，所述升降平台安置在所述载重车架上，并能够相对于载重车架进行升降运动，所述第一测距传感器安置在所述升降平台上；所述旋转台安置在所述升降平台上，其上设置有压力传感器与夹持装置；所述静力切割组件可拆卸的安置在升降平台上，能够随升降平台移动至切割作业位置进行切割作业；所述控制组件控制连接轮式底盘结构、升降平台组件以及静力切割组件。本发明方案可以实现基坑内支撑拆除作业的少人化，降低人工成本，保证施工安全，助力建筑业转型升级。

Description

一种用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体地，涉及用于基坑内支撑拆除操作的智能建筑设备。

背景技术

钢筋混凝土支内撑、装配式型钢支撑作为支撑式支挡结构的一种形式，被广泛应用于城市区域紧邻既有建(构)筑物的新建深基坑工程。在基坑底板施工完成之后，进行地下结构施工阶段需对基坑内支撑进行拆除作业。

现阶段，钢筋混凝土内支撑的常用拆除方法是采用绳锯机进行静力切割，通常在内支撑下方搭设型钢马凳对切割后的钢筋混凝土块进行临时顶托，之后采用叉车将钢筋混凝土块慢慢下放至楼面高度，再将其搬运至指定堆放位置。装配式型钢支撑的常用拆除方式是提前将钢丝绳在支撑上挂好但钢丝绳不受力，将两个马凳分别从支撑两端底部托住支撑，拆除螺栓，之后通过吊车或塔吊将支撑转运至临时堆放点。

无论是钢筋混凝土支撑还是装配式型钢支撑拆除作业时，由于不同基坑工程中楼板与内支撑间的竖向距离存在差别，导致型钢马凳难以周转使用，同时型钢马镫的移动主要靠人工配合垂直吊装设备进行，其在内支撑底部就位困难。此外，叉车搬运阶段，易发生前倾，施工安全无法保证。

发明内容

鉴于现有基坑内支撑拆除作业存在的不足之处，本发明的目的在提供一种用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，能够实现对基坑钢筋混凝土支内撑进行高效拆除，克服现有技术所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，包括轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件、控制组件、静力切割组件；所述载重车架安置在所述轮式底盘结构上；所述升降平台组件包括升降平台、第一测距传感器、旋转台、夹持装置，所述升降平台安置在所述载重车架上，并能够相对于载重车架进行升降运动，所述第一测距传感器安置在所述升降平台上，能够随升降平台同步升降运动，并用于实时监测升降平台与内支撑底部间距离；所述旋转台安置在所述升降平台上，能够相对于所述升降平台进行旋转和/或升降运动，所述旋转台上设置有压力传感器与夹持装置，所述压力传感器用于实时感知旋转台与内支撑底部接触时的压力，所述夹持装置能够对完成拆除的内支撑形成夹紧；所述旋转台在相对于升降平台进行升降时，能够根据压力传感器感知的旋转台与内支撑底部接触时的压力值来控制旋转台的升降状态；所述静力切割组件可拆卸的安置在升降平台上，能够随升降平台移动至切割作业位置进行切割作业；所述控制组件安置在载重车架内，控制连接轮式底盘结构、升降平台组件以及静力切割组件，能够控制轮式底盘结构带动整个机器人在作业区内移动，在机器人移动至作业点后控制升降平台组件进行升降移动，抵接并压紧待切割作业的内支撑部位，同时带动静力切割组件移动至作业位置；接着控制静力切割组件对内支撑进行切割作业，同步控制升降平台组件夹紧完成拆除的内支撑。

在本发明的一些实例中，所述旋转台通过旋转升降机构设置在液压升降平台上。

在本发明的一些实例中，所述旋转台上设置有相应的导轨槽，所述夹持装置安置在导轨槽，能够在沿导轨槽移动时在夹持状态与松开状态之间切换。

在本发明的一些实例中，所述载重车架中安置有若干可伸缩支撑腿，所述若干可伸缩支撑腿分别通过旋转机械关节与载重车架连接，能够在收缩状态与伸展状态进行切换，在收缩状态时，整体收缩进载重车架中，在伸展状态时，整体伸出载重车架，并与载重车架呈直角。

在本发明的一些实例中，所述控制组件包括电源与数据处理器，所述电源为机器人中用电组件供电；所述数据处理器控制连接轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件以及静力切割组件，并协调轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件以及静力切割组件配合工作。

在本发明的一些实例中，所述控制组件还包括多机联动控制模块，所述多机联动控制模块与数据处理器连接，能够与其他机器人中的多机联动控制模块进行关联，与其他机器人进行协同作业。

在本发明的一些实例中，所述静力切割组件包括静力切割工装，所述静力切割工装由驱动轮、驱动电机、支架结构、两组电动推杆、两组第一从动轮、两组第二从动轮以及金刚石串珠绳、PLC控制器组成，两组电动推杆通过其上的导套相对的安置在支架结构两端，并垂直于支架结构平面，两组第一从动轮分别安置在电动推杆的顶端上，两组电动推杆上的导套上设置有齿轨，第二从动轮上具有齿轮电机，两组第二从动轮分别可移动的安置在两组电动推杆上的导套上，并且第二从动轮上的齿轮电机与导套上的齿轨啮合，能够驱动第二从动轮沿导套移动；驱动轮安置在驱动电机上，并整体安置在升降平台上；所述金刚石串珠绳穿过驱动轮，两组第一从动轮与两组第二从动轮，分布在两组电动推杆之间，能够在两组电动推杆之间形成切割作业区域；所述PLC控制器控制并协调连接驱动电机、第二从动轮的电机以及电动推杆之间配合作业，对进入切割区域的钢筋混凝土支撑进行自动切割作业。

在本发明的一些实例中，所述静力切割组件还包括金刚石串珠绳张紧监测装置，所述金刚石串珠绳张紧监测装置安置在所述静力切割工装上。

在本发明的一些实例中，所述多功能一体化智能机器人中还包括智能监控与遥控系统，所述智能监控与遥控系统能够与控制组件进行数据交互，获取作业区域实时画面，并远程控制机器人作业工作。

本发明提供的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人创新通过自动调整液压升降平台顶升高度实现马凳功能、具备钢筋混凝土支撑自动切割功能、多机联动同步行驶实现自动搬运功能，同时创新在进行装配式型钢支撑拆除操作时可以实现马凳、自动切割、搬运之间的有机协同配合，进而可以实现基坑内支撑拆除作业的少人化，降低人工成本，保证施工安全，助力建筑业转型升级。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中多功能一体化机器人的俯视图；

图2为本发明实例中多功能一体化机器人的侧视图；

图3为本发明实例中旋转台的结构示意图；

图4为本发明实例中多功能一体化机器人的正视图；

图5为本发明实例中静力切割工装的正视图

图6为本发明实例中金刚石串珠绳张紧监测装置的结构示例图；

图7为本发明实例中静力切割工装的作业状态示例图；

图8为本发明实例中控制组件的结构示例图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1与图3，其所示为本实例给出的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人构成示例。

本用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人在构成上主要由轮式底盘结构100、载重车架200、升降平台组件300、控制组件400、静力切割组件500相互配合构成。

其中，轮式底盘结构100作为整个机器人的移动底盘，可带动其他部件移动。载重车架200安置在轮式底盘结构100上，用于承载其他的组件。

这里的升降平台组件300设置在载重车架200上，能够相对于载重车架200进行升降运动，配合装配式型钢支撑拆除操作。

该升降平台组件300具体包括升降平台310、第一测距传感器320、旋转台330、夹持装置340这几个部分。其中，升降平台310安置在载重车架200上，并能够相对于载重车架200进行升降运动。第一测距传感器320安置在升降平台310上，并能够随升降平台310同步升降运动，并用于实时监测升降平台310与内支撑底部间距离。旋转台330安置在升降平台310上，能够相对于升降平台310进行旋转和/或升降运动；该旋转台330上设置有压力传感器350与夹持装置340，该压力传感器350用于实时感知旋转台与内支撑底部接触时的压力，而夹持装置340能够对完成拆除的内支撑形成夹紧；该旋转台330能够在相对于升降平台进行升降过程中，能够根据压力传感器350感知的旋转台与内支撑底部接触时的压力值来控制旋转台的升降状态。

静力切割组件500可拆卸的安置在升降平台310上，能够随升降平台310移动至切割作业位置进行切割作业。

控制组件400安置在载重车架200内，控制连接轮式底盘结构100、升降平台组件300以及静力切割组件500，能够控制轮式底盘结构带动整个机器人在作业区内移动，在机器人移动至作业点后控制升降平台组件进行升降移动，抵接并压紧待切割作业的内支撑部位，同时带动静力切割组件移动至作业位置；接着控制静力切割组件对内支撑进行切割作业，同步控制升降平台组件夹紧完成拆除的内支撑。

在本实例的一些实施方式中，本方案中的轮式底盘结构100优选采用具备自动行驶功能的轮式底盘结构来实现，具体包括前、后两组麦克纳姆轮，同时克纳姆轮采用轮毂电机驱动，由此实现无需辅助转向装置即可实现横移、斜行、旋转等移动操作。

在本实例的一些实施方式中，本方案中的载重车架200内部优选包含敞开式仓室210，以用于安置其他的组成组件，即形成安装空间，还能够对安置在其中的部件形成保护。

在本实例的一些实施方式中，本方案进一步在载重车架200上安装有四个可伸缩支撑腿600，可伸缩支撑腿600呈倒L形，这四个可伸缩支撑腿600分别通过旋转电机与载重车架进行连接，同时这四个可伸缩支撑腿600呈两两对称分布。

本四个可伸缩支撑腿600基于旋转电机相对于载重车架能够在收缩状态与伸展状态进行切换，其中，在收缩状态时(即机器人非工作状态以及进行搬运作业时)四个可伸缩支撑腿处于收缩状态；在伸展状态时(即机器人进行内支撑拆除作业时)，四个支撑腿处于伸展状态并与载重车架呈直角。

进一步地，本方案中呈倒L形的可伸缩支撑腿600具体包括水平段与竖直段，其中水平段为矩形钢管，该水平段的一端通过旋转电机与载重车架连接，另一端与可伸缩支撑腿600的竖直段固接；可伸缩支撑腿600的竖直段固为电动推杆。

在此基础上，进一步在电动推杆套筒的外侧安装有测距传感器610，用于实时监测与楼层面的距离，如图2所示。

由此形成的可伸缩支撑腿600能配合机器人的工作状态，对机器人形成稳定支撑。作为举例，当机器人进行内支撑拆除作业时，首先，四个可伸缩支撑腿600分别在旋转电机的驱动下进行伸展状态并最终与载重车架呈直角；随后，电动推杆启动，其推杆自动下降，并根据测距传感器610的实时监测数据自动判断推杆底部是否与楼层面接触。

在本实例的一些实施方式中，本方案中的升降平台310优选采用相应的液压升降平台，并整体安置在载重车架200上的仓室内，这样保证整体结构的稳定可靠性。

这里的液压升降平台310具体由相应的升降平台顶板311、剪叉升降支撑架312以及液压推进器313配合构成。

其中，升降平台顶板311通过剪叉升降支撑架312安置在载重车架200上的仓室内，为保证支撑以及升降操作的稳定可靠性，这里采用两组剪叉升降支撑架312，对称分布在升降平台顶板311的两侧。液压推进器313安置在载重车架200上，并驱动连接剪叉升降支撑架312，用于驱动剪叉升降支撑架312升降运动，继而带动升降平台顶板311进行动作。

进一步地，本方案进一步在液压升降平台310中的升降平台顶板311上第一测距传感器320，用于机器人作业时，实时监测升降平台310中升降平台顶板311与内支撑底部间距离。

在上述液压升降平台310的基础上，在液压升降平台顶板311内置旋转台330，用于在液压升降平台310的基础上进行带动其上的夹持装置340进行二次顶升以及自由旋转。

具体的，该旋转台330基于相应的旋转升降机构设置在液压升降平台310上。这里的旋转升降机构具体由薄型千斤顶基于可旋转设置来实现。

这里通过薄型千斤顶实现顶升功能，该薄型千斤顶具备自锁功能，对于薄型千斤顶的具体构成此处不加以限定，可根据实际需求而定。

该薄型千斤顶安装在液压升降平台310顶板凹槽内，同时薄型千斤顶柱塞顶部安装有构成旋转台330主体结构的。

为配合旋转台330相对于液压升降平台310的升降动作，并能够在非提升状态下与液压升降平台310保持同一水平面，该圆形顶板的直径R为液压升降平台宽度减去1cm。

进一步地，该薄型千斤顶与液压升降平台凹槽侧壁之间通过旋转轴承连接，薄型千斤顶底部与液压升降平台凹槽底板通过旋转底座连接，实现旋转功能；旋转轴承内圈与薄型千斤顶固接，旋转轴承外圈与凹槽侧壁固接；旋转底座的底座板与液压升降平台凹槽底板固接，旋转底座旋转板与薄型千斤顶底部固接。

该旋转台330优选在上表面设置压力传感器350，用于精确感知旋转台330所收到的压力，对于压力传感器350的具体构成以及设置，可根据实际需求而定，此处不加以限定。

该旋转台330为配合在设置夹持装置340，通过在旋转台330内嵌装有齿条滑轨的凹槽331，同时配套由齿轮电机带动的夹持装置340，由此实现夹持装置340在凹槽331的移动，实现夹持动作。

参见图3，其所示为本方案给出的旋转台330的构成示例。该示例方案中旋转台330主要由圆形顶板332以及相应的薄型千斤顶(图中未示出)配合构成。

其中，旋转台的圆形顶板332由矩形钢管框架333以及钢板334焊接而成。这里的矩形钢管框架333整体呈外径R的圆环形，具体由矩形钢管弯管加工成。

进一步地，在圆环钢管框架333的径向两侧对称焊接两根矩形钢管335，水平间距10cm，并在其垂直方向焊接四根矩形钢管作为加强管336；在矩形钢管框架上焊接钢板组成旋转台顶板。

其中，钢板334与水平间距10cm的两根矩形钢管335共同组成一条径向凹槽331，并在凹槽侧壁安装齿条滑轨。

与之配合的，夹持装置340由一对齿轮电机带动的矩形钢管立杆组成，并在矩形钢管立杆夹持侧粘贴橡胶片以增加摩擦力，在齿轮电机带动下矩形钢管立杆沿齿条滑轨往复运动，实现夹紧、松开动作。

作为举例，由此形成的升降平台组件300在配合机器人进行升降操作作业时，由液压推进器313驱动剪叉升降支撑架312升降动作，继而带动升降平台顶板311进行上升所动，届时，升降平台顶板311上的第一测距传感器320实时监测与内支撑底部间距离，当液压升降平台顶板311与内支撑底部间距缩小至设定值(例如5cm)时，液压升降平台自动停止，控制液压推进器313自动锁死。本方案中的升降平台组件300在液压升降平台顶板与内支撑底部间距缩小至设定值即停止上升，而非直接接触，由此来实现液压升降平台的快速升降的同时，避免液压升降平台顶板停止不及时出现与内支撑底部快速硬接触，导致液压油缸损坏。

之后，升降平台顶板311中的旋转台330自动开始上升，当旋转台330的顶面与内支撑底部接触时，旋转台330上的压力传感器350监测到的压力达到设计阈值后自动触发开关，旋转台330内的薄型千斤顶停止上升并自动锁死，但旋转台仍可以旋转，此时旋转台330保持与内支撑底部接触，这样能够在进行内支撑拆除作业时为被拆内支撑提供竖向支撑力。

在进行内支撑拆除作业时，如果旋转台330上的压力传感器监测到的压力超过设计值，将进行过载报警。

基于旋转台与内支撑底部接触，当多个多功能一体化智能机器人进行编组同步行驶时，可以避免由于突发状况导致某台机器人行驶不同步时内支撑与液压升降平台发生硬摩擦。

最后，内支撑拆除完成后，旋转台330上的夹持装置中的一对矩形钢管立杆在齿轮电机驱动下沿旋转台凹槽中的齿条滑轨相对移动，实现对被拆除的钢筋混凝土支撑块或型钢的夹紧动作，以避免搬运发生翻落。

在本实例的一些实施方式中，本方案中静力切割组件500具体由静力切割工装510与金刚石串珠绳张紧监测装置520配合构成。

结合图1与图4所示，本方案在安装设置静力切割工装510时，在液压升降平台顶板311的下部安装带有驱动轮的电机530以及一组安装孔槽540。具体的，该带驱动轮的电机530位于液压升降平台310两侧剪叉升降支撑架312中间，可以随液压升降平台回落至敞开式仓室内。这里设置的电机530能够为静力切割工装510中的驱动轮提供动力，驱动轮带动静力切割工装510中的金刚石串珠绳进行高速旋转，实现对混凝土内支撑的静力切割；安装孔槽540内带有螺栓孔，用于紧固静力切割工装510。

与之同时，金刚石串珠绳张紧监测装置520相配合的安置在静力切割工装510上，用于对静力切割工装510中的金刚石串珠绳的张紧状态进行实施监测。

进一步地，参见图5，本方案中的静力切割工装510具体由支架结构511、电动推杆512、第一从动轮513、第二从动轮514、齿轨515以及金刚石串珠绳516、PLC控制器组成。

本支架结构511具体由一根长矩形钢管与两根短矩形钢管焊接而成，其中两根短矩形钢管与长矩形钢管垂直，整体呈∏形，通过两根短矩形钢管插入液压升降平台顶板下部安装孔槽540，并用螺栓顶紧，从而实现将支架结构511安装到液压升降平台上。

进一步地，支架结构511中的长矩形钢管两端分别与电动推杆512固定连接，分布在长矩形钢管两端的电动推杆垂直于支架结构511平面。

在每个电动推杆512的顶端安装有第一从动轮513，同时在每个电动推杆的导套外侧安装有齿轨515。在此基础上，针对每个电动推杆512配合设置一个第二从动轮514，该第二从动轮514自带齿轮电机，并通过抱箍装置与电动推杆512上的导套连接，同时第二从动轮514上的齿轮电机与导套上的齿轨515配合，使得第二从动轮514在齿轮电机的驱动下可沿齿轨往复移动。

进一步地，金刚石串珠绳516受带有驱动轮的电机530驱动，其一端从电机530出来后进入到一侧电动推杆512上的第二从动轮514，再经第二从动轮514进入该侧电动推杆512上第一从动轮513，在绕过第一从动轮513后，沿两电动推杆512之间的内侧延伸分布，一直延伸进入到另一侧电动推杆512上的第一从动轮513，在绕过该第一从动轮513后，进入到另一侧电动推杆512上的第二从动轮514，在绕过该第二从动轮514后，再回到电机530。如此，在电机530的驱动下，同时在两侧电动推杆512上的第一从动轮513与第二从动轮514的传动配合下，金刚石串珠绳516实现循环转动，在两侧电动推杆512之间形成切割区域517。

与此同时，PLC控制器控制连接电动推杆512、两组第二从动轮514上的齿轮电机以及电机530，控制它们之间协同作业，完成对进入切割区域517的钢筋混凝土支撑的切割作业。

当需要进行钢筋混凝土支撑拆除作业时，通过支架结构511上与液压升降平台顶板下部安装孔槽540匹配的构造，将支架结构511安装到液压升降平台上。而电动推杆512与支架结构511固定连接，在电动推杆的顶端安装有第一从动轮513，在电动推杆的导套外侧安装有齿轨515；第二从动轮514自带齿轮电机，并通过抱箍装置与导套连接，第二从动轮514上的齿轮电机与电动推杆512导套外侧的齿轨515相啮合，第二从动轮514能够在齿轮电机的驱动下可沿齿轨往复移动。

进一步地，为避免金刚石串珠绳516摆动，每次切割作业前，需用塑料扎带518将金刚石串珠绳与支架结构511进行绑定。

进一步地，参见图6，本方案中的金刚石串珠绳张紧监测装置520具体由轮架521、抱箍装置522、第三从动轮523以及扭矩传感器524配合构成。

其中，轮架521两端分别安装有第三从动轮523，并且轮架521通过旋转结构连接在抱箍装置522上，且轮架521可以在与抱箍装置522连接点上做旋转运动。

进一步地，该旋转结构内置扭矩传感器524，该扭矩传感器524与PLC控制器数据连接。如此设置的扭矩传感器524可以监测在金刚石串珠绳拉拽作用下轮架产生的扭力，通过扭力的大小反映金刚石串珠绳的张紧程度。

由此形成的金刚石串珠绳张紧监测装置520通过抱箍装置522安装到一侧电动推杆的套筒上，同时使得金刚石串珠绳516分别缠绕过两个第三从动轮，布线方式呈∽形。这样在金刚石串珠绳高速旋转作用下，轮架521与其两端的第三从动轮523会绕着旋转结构发生逆时针转动，产生扭力。

届时，旋转结构内置扭矩传感器524可以对扭力进行实时监测，并传输至PLC控制器。PLC控制器将扭矩传感器524监测到的扭力监测值与设计值的比较，当扭力监测值小于设计值，说明金刚石串珠绳张紧程度偏小，需执行金刚石串珠绳的收紧指令，即优先控制两组电动推杆512进行推杆动作，当电动推杆达到自身行程后，启动两组电动推杆512上的第二从动轮514沿齿轨移动来进一步调节。

基于上述方案所形成的静力切割组件500通过静力切割工装510与金刚石串珠绳张紧监测装置520进行配合，能够实现通过扭力监测值与设计值的比较，由此来控制静力切割工装510的电动推杆512进行推杆动作以及第二从动轮514沿齿轨515移动，进而实现钢筋混凝土支撑的自动切割。

这样当需要进行钢筋混凝土支撑拆除作业时，需提前将静力切割工装安装到液压升降平台顶板上，并将金刚石串珠绳516与驱动轮关联，驱动轮安装在电机530上，为金刚石串珠绳提供旋转力，为避免金刚石串珠绳摆动，每次切割作业前，需用塑料扎带518将金刚石串珠绳516与支架结构进行绑定。

在切割作业时，解开塑料扎带518，使得金刚石串珠绳516半包覆在对进入切割区域517的钢筋混凝土支撑700。届时，PLC控制器控制电机530启动，并驱动金刚石串珠绳516实现高速循环转动，继而对钢筋混凝土支撑700形成切割作业。此时，金刚石串珠绳张紧监测装置520同时实时监测高速旋转金刚石串珠绳516的张力(即形成对应的扭力值)。

届时，PLC控制器控制电机530根据金刚石串珠绳张紧监测装置520反馈的扭力监测值与设计值进行比较，通过PLC控制器控制静力切割工装的电动推杆进行推杆动作以及其上的第二从动轮514沿齿轨移动，同步自动调节高速旋转金刚石串珠绳516的张紧状态，以保持对钢筋混凝土支撑700形成稳定切割状态，进而实现钢筋混凝土支撑的自动切割。

在本实例的一些实施方式中，静力切割组件500来进行切割作业时，PLC控制器在自动调节高速旋转金刚石串珠绳516的张紧状态时，优选控制两组电动推杆512先同步进行推杆动作，当电动推杆512达到自身行程后，启动两组电动推杆512上的第二从动轮514沿齿轨515向下移动，继续执行金刚石串珠绳516的收紧指令。如此通过电动推杆512进行推杆动作以及第二从动轮514沿齿轨515向下移动的有机配合，能够对随钢筋混凝土内支撑的切割导致张紧程度降低的金刚石串珠绳实现自动同步的进一步收紧，保证金刚石串珠绳与钢筋混凝土内支撑之间更有效的摩擦接触，避免出现金刚石串珠绳过低松弛导致静力切割效率降低。

参见图7，其所示为本静力切割组件500进行钢筋混凝土支撑700切割的示例图。

具体的，本静力切割组件500在进行钢筋混凝土支撑切割前需提前安装到液压升降平台上，并将金刚石串珠绳与安装在电机530上的驱动轮进行关联，以及用塑料扎带518将金刚石串珠绳与支架结构511进行绑定，之后依次进行液压升降平台310、旋转台330的上升，直至顶面与内支撑底部接触，并使得待切割的钢筋混凝土支撑700进入到静力切割工装510上的切割区域517，并与金刚石串珠绳接触516。

届时，PLC控制器启动电机530，带动金刚石串珠绳516高速旋转，隔断塑料扎带518，并对钢筋混凝土内支撑由地面向上进行静力切割。

切割作业过程中，金刚石串珠绳张紧监测装置520的扭矩传感器524实时监测金刚石串珠绳的张紧程度，而PLC控制器通过扭力监测值与设计值的比较，控制静力切割工装的电动推杆512进行推杆动作以及第二从动轮514沿齿轨515移动，进而实现钢筋混凝土支撑的自动切割。

当对钢筋混凝土内支撑进行静力切割完成后，停止电机530，电动推杆512复位以及第二从动轮514沿齿轨515复位。

在本实例的一些实施方式中，本方案中控制组件400包括电源模块410与数据处理器420，并整体安置在载重车架200内部，如图8所示。

在此基础上，为便于电源模块410与数据处理器420的安装设置，同时不影响升降平台组件300在载重车架200的敞开式仓室210内的设置与操作，优选在载重车架200的内部敞开式仓室210下方设置侧开式仓室220，用于安装控制组件400。这里对于侧开式仓室220的具体构成不加以限定，可根据实际需求而定。

控制组件400中的电源模块410与数据处理器420，则相互配合的安置在载重车架200中的侧开式仓室220内。

其中，电源模块410优选由锂电池组构成，用于为驱动麦克纳姆轮的轮毂电机进行供电，以及用于机器人中其他用电组件进行供电。

数据处理器420作为控制中心，其分别与轮式底盘结构100中的驱动电机，伸缩支撑腿600中的驱动电机、电动推杆与测距传感器610，升降平台组件300中的液压推进器313、第一测距传感器320、压力传感器350、夹持装置340上的电机，静力切割组件500中的电机530、PLC控制器、扭矩传感器524等进行数据连接，能够用于处理测距传感器、压力传感器、扭矩传感器的监测数据，进而控制机器人进行切割作业。

在此基础上，本方案在控制组件400中进一步设置多机联动控制模块430，该多机联动控制模块430与数据处理器420进行数据交互，能够用于与其他机器人中的多机联动控制模块进行关联，从而实现所在机器人与他机器人进行协同作业，即能够实现多台多功能一体化智能机器人之前相关联，进行联动执行动作，提高作业效率，降低控制难度。

具体的，该多机联动控制模块430主要由内置车载单元(OBU)431、通讯模块432、中央处理器433以及激光雷达434相互配合构成。

其中，激光雷达434设置在载重车架200上，作为优选，本方案中采用5组激光雷达434，其中第一至第四组激光雷达434依次设置在载重车架200的四周侧面上，用于获取机器人设备四周障碍物数据，以进行精准建模；而第四组激光雷达434设置在液压升降平台的顶部上，用于对机器人上空障碍物数据，以进行精准建模。

车载单元(OBU)431与激光雷达434以及中央处理器433进行数据连接，该车载单元(OBU)431能够获取激光雷达434生成的探测数据，该车载单元(OBU)431还能够与其他机器人中的多机联动控制模块中的车载单元(OBU)之间建立微波通讯链路，用于将获取到的雷达探测数据传输至其他机器人中的多机联动控制模块中或从其他机器人中的多机联动控制模块中接收雷达探测数据；该车载单元(OBU)431还将接收到的雷达探测数据传输至中央处理器433。

中央处理器433与车载单元(OBU)431以及通讯模块432进行数据连接，该中央处理器433能够接收车载单元(OBU)431传输的雷达探测数据，以进行本机控制以及多机联动控制；该中央处理器433还能够通过通讯模块432与云服务器或其它控制终端进行通信连接，以将处理产生的数据对外进行交互，用于深度处理，或接收外部指令，对本机运行状态进行控制。

具体的，该中央处理器433能够基于车载单元(OBU)431所获取到的本模块中激光雷达的探测数据进行四周障碍物以及上空障碍物的建模，以用于控制机器人的行进状态，如自动停障、避障等等；中央处理器433还能够基于车载单元(OBU)431所接收到的其他机器人中多机联动控制模块的产生的雷达探测数据进行多机联动计算控制，确定本机与其他机器人之间的精确位置关系，控制本机与其他机器人之间的自动跟随状态。

通讯模块432与中央处理器433进行数据交互，能够与服务器或其它控制终端之间建立通讯链路，进行数据交互。作为举例，该通讯模块432优选由5G通讯模块来构成。

基于上述方案形成的多机联动控制模块430在应用到相应的机器人中时，能够在进行基坑内支撑拆除操作时实现两台或两台以上的多功能一体化智能机器人进行协同联动动作，继而实现在进行内支撑拆除作业时充当马凳的作用，拆除作业完成后需进行多机联动负载将钢筋混凝土支撑块或型钢转移至临时起吊点。

作为举例，多台机器人之间在基于自身的多机联动控制模块430进行协同作业工况时，通过配置每台机器人的权限，使得多台机器人之间形成主从关系，即形成一台主机以及若干台从机，在主机中配置工作任务，由主机根据工作任务主动规划行驶路径与调整运动姿态，若干台从机基于自身的多机联动控制模块的与主机之间进行协同联动，实现自动跟随执行。

其中，在主机与从机的机器人中的载重车架的前、后、左、右侧分别安装激光雷达1、2、3、4，配合相应的车载单元(OBU)与中央处理器来对机器人周边障碍物(包括其它多功能一体化智能机器人、支撑立柱、临时堆放的施工材料、施工人员等)进行精准建模；同时作为从机的机器人通过车载单元的微波通讯链路将探测到的雷达数据同步传输至作为主机的机器人，由此自主实现主/机之间的精准定位，同时用于进行搬运作业时进行自动停障、避障。

再者，在主机与从机的机器人上的液压升降平台的顶部安装激光雷达5，配合相应的车载单元(OBU)与中央处理器对机器人上空障碍物进行精准建模，自主判断临时起吊点的可行性，防止起吊中与已有结构冲突。

进一步地，配置成主机的机器人中的多机联动控制模块基于自身的5G通讯模块，将主/从机的激光雷达监测数据上传云服务器，届时云服务器可在基坑三维BIM模型基础上，通过数字孪生技术对施工场景进行可视化，实现在线监控支撑拆除进度。

在本实例的一些实施方式中，本方案中还进一步设置智能监控与遥控系统，该智能监控与遥控系统能够与控制组件进行数据交互，获取作业区域实时画面，并远程控制机器人作业工作。

具体的，本方案中的智能监控与遥控系统具体包括无线高清摄像头、带有图显功能的遥控终端。

其中，无线高清摄像头采用多个，并根据监控需求布置在施工现场，可以实现对整个基坑作业面进行实时监控，并通过视频信息无线发射装置上传云端。

遥控终端能够通过通信网络与云端建立连接，并进行数据交互，这样通过遥控终端的液晶屏可是从云端调取基坑作业面某个区域的实时画面，远程操控液压升降平台的升降作业、静力切割工装的启闭以及执行多机联动的命令下达等。此外，也可以不借助无线高清摄像头，操作人员通过遥控终端在施工现场进行现场操控。

基于本方案形成的多功能一体化智能机器人通过自动调整液压升降平台顶升高度实现马凳功能、具备钢筋混凝土支撑自动切割功能、多机联动同步行驶实现自动搬运功能，能够对基坑内支撑进行自动化拆除作业，大大减少现场施工人员，降低人工成本，保证施工安全，助力建筑业转型升级。

以下具体说明一下基于本方案形成的多功能一体化智能机器人对基坑内支撑进行自动化拆除作业的实施过程。

结合图1至图7，本多功能一体化智能机器人对基坑内支撑进行自动化拆除作业的实施过程如下：

(1)首先根据楼层板的承载能力、多功能一体化机器人的设计载荷以及钢筋混凝土支撑块/装配式型钢支撑标准节重量，确定多功能一体化机器人台数；

(2)如果执行钢筋混凝土支撑拆除作业，则提前安装静力切割工装，超过两台多功能一体化机器人进行多机联动协同作业时，则仅首尾两台安装静力切割工装；

(3)将从机与主机进行配对，之后根据钢筋混凝土支撑块/装配式型钢支撑标准节以及多功能一体化机器人台数，多功能一体化智能机器人编队等距离排列，根据需要也可以人工设置多功能一体化智能机器人的间距进行不等距排列。在此基础上，选定待拆除内支撑后，多功能一体化智能机器人编队基于激光雷达监测数据自动调整，实现与待拆除内支撑平行；之后通过控制主机行驶，控制多功能一体化智能机器人编队行驶至需要拆除的内支撑下方的指定位置。

(4)遥控启动所有多功能一体化智能机器人可伸缩支撑腿伸展并形成支撑，之后遥控启动所有多功能一体化智能机器人上液压升降平台上升，当液压升降平台顶板与内支撑底部间距缩小至5cm时，液压升降平台自动停止，液压推进器自动锁死；之后，控制所有多功能一体化智能机器人上旋转台自动开始上升，当其顶面与内支撑底部接触时，旋转台停止上升并自动锁死。

(5)如果执行钢筋混凝土支撑拆除作业，启动首尾两台机器人加装的静力切割工装，自动进行钢筋混凝土支撑切割；切割完成后，静力切割工装的电动推杆、从动轮2自动返回初始位置。

(6)待钢筋混凝土支撑切割完成或装配式型钢支撑螺栓拆卸完成后，控制所有多功能一体化智能机器人上旋转台上齿轮电机带动的夹持装置将钢筋混凝土支撑块或型钢夹紧。之后，液压升降平台下落，支撑腿收回。

(7)遥控所有多功能一体化智能机器人编队负载钢筋混凝土支撑块/装配式型钢支撑标准节行驶至临时起吊点，并通过多功能一体化智能机器人顶部的激光雷达5的监测数据自主判断临时起吊点的可行性。

(8)通过塔吊或汽车吊将钢筋混凝土支撑块/装配式型钢支撑标准节起吊转移至基坑外。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，包括轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件、控制组件、静力切割组件；所述载重车架安置在所述轮式底盘结构上；所述升降平台组件包括升降平台、第一测距传感器、旋转台、夹持装置，所述升降平台安置在所述载重车架上，并能够相对于载重车架进行升降运动，所述第一测距传感器安置在所述升降平台上，能够随升降平台同步升降运动，并用于实时监测升降平台与内支撑底部间距离；所述旋转台安置在所述升降平台上，能够相对于所述升降平台进行旋转和/或升降运动，所述旋转台上设置有压力传感器与夹持装置，所述压力传感器用于实时感知旋转台与内支撑底部接触时的压力，所述夹持装置能够对完成拆除的内支撑形成夹紧；所述旋转台在相对于升降平台进行升降时，能够根据压力传感器感知的旋转台与内支撑底部接触时的压力值来控制旋转台的升降状态；所述静力切割组件可拆卸的安置在升降平台上，能够随升降平台移动至切割作业位置进行切割作业；所述控制组件安置在载重车架内，控制连接轮式底盘结构、升降平台组件以及静力切割组件，能够控制轮式底盘结构带动整个机器人在作业区内移动，在机器人移动至作业点后控制升降平台组件进行升降移动，抵接并压紧待切割作业的内支撑部位，同时带动静力切割组件移动至作业位置；接着控制静力切割组件对内支撑进行切割作业，同步控制升降平台组件夹紧完成拆除的内支撑。

2.根据权利要求1所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述旋转台通过旋转升降机构设置在液压升降平台上。

3.根据权利要求1所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述旋转台上设置有相应的导轨槽，所述夹持装置安置在导轨槽，能够在沿导轨槽移动时在夹持状态与松开状态之间切换。

4.根据权利要求1所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述载重车架中安置有若干可伸缩支撑腿，所述若干可伸缩支撑腿分别通过旋转机械关节与载重车架连接，能够在收缩状态与伸展状态进行切换，在收缩状态时，整体收缩进载重车架中，在伸展状态时，整体伸出载重车架，并与载重车架呈直角。

5.根据权利要求1所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述控制组件包括电源与数据处理器，所述电源为机器人中用电组件供电；所述数据处理器控制连接轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件以及静力切割组件，并协调轮式底盘结构、载重车架、升降平台组件以及静力切割组件配合工作。

6.根据权利要求5所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述控制组件还包括多机联动控制模块，所述多机联动控制模块与数据处理器连接，能够与其他机器人中的多机联动控制模块进行关联，与他机器人进行协同作业。

7.根据权利要求1所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述静力切割组件包括静力切割工装，所述静力切割工装由驱动轮、驱动电机、支架结构、两组电动推杆、两组第一从动轮、两组第二从动轮以及金刚石串珠绳、PLC控制器组成，两组电动推杆通过其上的导套相对的安置在支架结构两端，并垂直于支架结构平面，两组第一从动轮分别安置在电动推杆的顶端上，两组电动推杆上的导套上设置有齿轨，第二从动轮上具有齿轮电机，两组第二从动轮分别可移动的安置在两组电动推杆上的导套上，并且第二从动轮上的齿轮电机与导套上的齿轨啮合，能够驱动第二从动轮沿导套移动；驱动轮安置在驱动电机上，并整体安置在升降平台上；所述金刚石串珠绳穿过驱动轮，两组第一从动轮与两组第二从动轮，分布在两组电动推杆之间，能够在两组电动推杆之间形成切割作业区域；所述PLC控制器控制并协调连接驱动电机、第二从动轮的电机以及电动推杆之间配合作业，对进入切割区域的钢筋混凝土支撑进行自动切割作业。

8.根据权利要求7所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述静力切割组件还包括金刚石串珠绳张紧监测装置，所述金刚石串珠绳张紧监测装置安置在所述静力切割工装上。

9.根据权利要求1所述的用于基坑内支撑拆除操作的多功能一体化智能机器人，其特征在于，所述多功能一体化智能机器人中还包括智能监控与遥控系统，所述智能监控与遥控系统能够与控制组件进行数据交互，获取作业区域实时画面，并远程控制机器人作业工作。