RU161181U1 - Многофункциональный строительный робот - Google Patents

Многофункциональный строительный робот Download PDF

Info

Publication number
RU161181U1
RU161181U1 RU2015106563/02U RU2015106563U RU161181U1 RU 161181 U1 RU161181 U1 RU 161181U1 RU 2015106563/02 U RU2015106563/02 U RU 2015106563/02U RU 2015106563 U RU2015106563 U RU 2015106563U RU 161181 U1 RU161181 U1 RU 161181U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
portal
ability
tool
autonomous system
dry mixture
Prior art date
Application number
RU2015106563/02U
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Владимирович Походун
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Компания "Шиколово"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Компания "Шиколово" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Компания "Шиколово"
Priority to RU2015106563/02U priority Critical patent/RU161181U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU161181U1 publication Critical patent/RU161181U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

1. Строительный многофункциональный робот, содержащий портал, перемещающийся по направляющим рельсам, содержащий каретку, расположенную на портале с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к направлению рельсового пути, приводы и контроллер, предназначенный для управления приводами, отличающийся тем, что портал содержит телескопические колонны с возможностью перемещения по вертикали верхней части портала, а каретка снабжена автономной системой послойного наращивания конструкций зданий и строений, содержащей манипулятор со встроенным смесителем-экструдером, выполненным с возможностью в автономном режиме приготовления строительной смеси и обеспечения ее последующей экструзии, при этом конечное звено манипулятора снабжено модулем для фиксации обрабатывающего инструмента с возможностью вращения инструмента вокруг вертикальной и горизонтальной осей.2. Робот по п. 1, отличающийся тем, что обрабатывающий инструмент выполнен в виде инструмента для осуществления отделочных и художественных работ.3. Робот по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая автономная система дополнительно содержит газогенератор, контейнер и транспортную установку для сухой смеси, воздушный компрессор, водяной насос и емкость с водой, соединенные рукавами для подачи соответственно сухой смеси и воды со смесителем-экструдером.4. Робот по п. 3, отличающийся тем, что упомянутая автономная система дополнительно содержит встряхиватель для подачи сухой смеси из контейнера в транспортную установку и запорным элементом с запорной тарелкой, регулирующими подачу порции сухой смеси.

Description

Полезная модель относится к робототехнике, а именно к строительным роботизированным системам, и может быть использована как установка для автономного послойного наращивания конструкций зданий и строений и выполнения механической обработки поверхностей.
Известны робототехнические системы, описанные в патентах US 20100025349 А1, опубл. 4.02.2010 г., и US 7641461 В2 опубл. 5.01.2010 г. разработанные в Университете Южной Калифорнии. Система описанная в патенте US 20100025349 А1 имеет портал, проходящий по рельсам, состоящий из колонн, по которым на шарнирах скользит поперечная балка, по ней движется тележка с соплом для подачи бетонной смеси. К недостатку данной системы относится то, что при эксплуатации системы возможно возникновение перекосов между поперечной балкой с первой и второй колоннами портала (от нагрузок на балку при остановках, от накопленных погрешностей в шаге зубчатых реек и т.п.).
Также известна робототехническая трехкоординатная система, описанная в патенте US 7814937 В2, опубл. 19.10.2010 г., того же самого патентообладателя. Робототехническая система имеет мобильные рельсы, частично закрепленные на автомобильной платформе, передвигающийся по рельсам портал, тележку, расположенную на портале с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном рельсовому пути, шток с соплодержателем, расположенный на тележке с возможностью вертикального перемещения.
Эта установка принята за прототип. Недостатком данной системы является ограничение длины мобильных рельсов, из-за чего уменьшается рабочая зона. Также к недостатком является малое количество степеней подвижности. При большой стоимости системы выгоднее делать ее универсальной.
Вне зависимости от этих систем, описанных выше, механическая разработка их в настоящий момент допускает значительную возможность улучшения в различных аспектах, среди которых универсальность является одним из многих.
Задачей полезной модели является создание автономной модифицированной системы с расширенными техническими возможностями.
Техническим результатом полезной модели является автоматизация строительства конструкций зданий и строений, достигаемая применением компьютерных и роботизированных технологий, сокращение затрат человеческих ресурсов, увеличение скорости строительства, улучшение качества возведения сложных по конструкции строений с машинной точностью.
Для достижения технического результата строительный многофункциональный робот содержит портал, перемещающийся по направляющим рельсам, содержащий каретку, расположенную на портале с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к направлению рельсового пути, приводы и контроллер, предназначенный для управления приводами. Портал также содержит телескопические колонны с возможностью перемещения по вертикали верхней части портала. Каретка снабжена автономной системой послойного наращивания конструкций зданий и строений, содержащей манипулятор со встроенным смеситель-экструдером, выполненным с возможностью в автономном режиме готовить строительную смесь и обеспечивать ее последующую экструзию. А конечное звено манипулятора снабжено модулем для фиксации обрабатывающего инструмента с возможностью вращения инструмента вокруг вертикальной и горизонтальной осей. При этом обрабатывающий инструмент робота выполнен с возможностью осуществления отделочных и художественных работ.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Выше упомянутые аспекты настоящей полезной модели становятся очевидными из следующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фигура 1 является перспективным изображением строительного многофункционального робота в трехмерной системе координат;
Фигура 2 является перспективным изображением конструкции строительного многофункционального робота на фоне возведенного им строения;
Фигура 3 является увеличенным перспективным изображением одной из телескопических колонн портала;
Фигура 4 является увеличенным перспективным изображением каретки с площадкой для манипулятора;
Фигура 5 является перспективным изображением расположения основных компонентов автономной системы по подготовке смеси;
Фигура 6 является увеличенным перспективным видом модуля обрабатывающего инструмента для выполнения отделочных и художественных работ.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Полезная модель относится к роботизированной системе портального типа. В конструкции используются легкие сплавы алюминия со сложным профилем. Использование таких профилей при их легкости дает возможность добиться достаточно высокой несущей способности.
Система строительного робота (100) состоит из двух направляющих рельсов (4.1), (4.2), по которым перемещается портал (фиг. 1). Конструкция портала состоит из: телескопических колонн (3.1, 3.2, 3.3, 3.4), поперечной балки (3), и каретки (2), которая снабжена манипулятором (1) со встроенным смеситель-экструдером (24), входящим в систему по автономной подготовке строительной смеси (200) (фиг. 5) с последующей экструзией смеси. Также манипулятор (1) оснащен двумя дополнительными приводами вращательного движения (8.5, 13.4), (8.6, 13.5) обеспечивающими возможность поворота инструмента по двум осям А и С. Конечное звено манипулятора (1) (фиг. 6) содержит модуль (25) для фиксации обрабатываемого инструмента (25.2).
Вся система предусматривает работу из бетонных смесей с последующей обработкой поверхностей в трехмерном пространстве. Робототехническая установка работает следующим образом.
Система строительного робота (100) (фиг. 1) имеет три основных направления в трехмерной системе координат. Направление движения X, U вдоль рельсов (4.1), (4.2); в направлении Y по поперечной балке (3); и, в направлении W, R, Z вдоль двух вертикальных телескопических колонн (3.1, 3.2, 3.3, 3.4), и вдоль каретки (2) по вертикали. Контроль движения всех систем осуществляется запрограммированным контроллером (5) (фиг. 2), который по гибкому кабель-каналу (6) передает сигналы шаговым моторам строительного робота (100), движущим портал по рельсам (4.1), (4.2), а также дает команды на перемещение каретки (2) с манипулятором (1).
Схематично (фиг. 3) показаны составляющие телескопической колонны, состоящей из нижней неподвижной секции (3.1) и подвижного звена (3.3). Подвижное звено колонны приводимое в движение электролебедкой и системой тросов скользит за счет линейных модулей (11.1, 11.2, 11.3, 11,4) по направляющим (12.1) и (12.2 не показано). Причем подъем подвижного звена необходим только после окончания требуемой высоты по оси Z. Телескопические колонны также могут приводиться в движение с помощью гидравлических систем и состоять из двух и более телескопических звеньев. По горизонтали телескопическую колонну приводит в движение шаговый двигатель (8.1) и редуктор на ременной передаче, которые одновременно представляют систему - зубчатое колесо с неподвижной зубчатой рейкой (14.1), прикрепленной к рельсу (4.1). Телескопическая колонна стоит на двух ребордных колесах с подшипниками качения (7.1), (7.2), которые позволяют ей перемещаться вдоль рельса (4.1).
Каретка (2) соединена с балкой четырьмя модулями линейного перемещения (11.9, 11.10, 11.11, 11.12) (фиг. 4) и снабжена четырьмя модулями скольжения (20.1, 20.2, 20.3, 20.4), взаимодействующими с вертикальной площадкой для манипулятора (ось Z). Кроме того, на каретке (2) расположен шаговый двигатель (8.3) и редуктор на ременной зубчатой передаче, одновременно входящих в зацепление через зубчатое колесо с неподвижной зубчатой рейкой (14.3) прикрепленной к поперечной балке. Площадка для манипулятора перемещается за счет шариковинтовых передач (18.1, 18,2) имеющих на концах зубатые шестерни (16.1), (16.2), которые приводятся в движение от шагового мотора (8.44) через ременно-зубчатый ремень (16.1).
С помощью управляющего контроллера (5), по сигналу, манипулятор приводится в движение. Манипулятор вместе с встроенным смеситель-экструдером (1) в составе портала (100) выполняет послойную укладку бетонной смеси, с помощью устройств автономной системы (200). В автономную систему (200) (фиг. 5) входит оборудование: газогенератор (30), контейнер с сухой смесью (28), транспортная установка (27), рукава (26.1, 26.2), воздушный компрессор (29), водяной насос (31) и емкость с водой (32), соединенные по рукавам (26.1, 26.2) с смесителем-экструдером (24).
Приготовление строительной смеси из сухой смеси и воды в готовую нужной консистенции осуществляется за счет системы устройств (200). От контейнера с сухой смесью (28), с помощью встряхивателя (28.1), сухая смесь поступает в транспортную установку (27). Нужное количество смеси (порцию) регулирует запорный элемент с сервоприводом (27.1) в связке с запорной тарелкой (27.2). В момент наполнения транспортной установки (27) порцию сухой смеси выдавливает сжатый воздух от воздушного компрессора (29) под управлением электроклапана (29.1). По рукаву (26.1) сухая смесь под давлением воздуха поступает в резервуар смеситель-экструдера (24). На резервуаре сверху установлен матерчатый пылеулавливатель (24.2). При включении электродвигателя с редуктором (24.1) возникающий при этом крутящий момент передается через вал (24.3) на упругую шнековую пару (24.4), которая вращаясь, перемещает из зоны загрузки сухую смесь в зону разгрузки уже готовую бетонную смесь. Нужное количество воды поступает от емкости с водой (32) через водяной насос (31) по водяному рукаву (26.2) до резервуара смеситель-экструдера (24). За счет вращения смесительного вала происходит перемешивание сухой смеси с водой. Проходя через шнековую пару готовая бетонная смесь выдавливается через сопло (25.1).
При необходимости обработки поверхностей конструкций здания используется модуль с фиксацией инструмента для обработки поверхностей (фиг. 6), позволяющего выполнять отделочные и художественные работы. Модуль для фиксации обрабатывающего инструмента оснащен двумя дополнительными приводами вращательного движения, обеспечивающими возможность поворота инструмента по двум осям А и С. На ось А устанавливается инструментальный шпиндель (29). Ось С и А состоят из двух шаговых двигателей (8.5, 8.6), а также ременных редукторов (13.4, 13.5), которые обеспечивают вращение инструмента по сигналам контроллера (5).
Все операции, выполняемые строительным многофункциональным роботом, осуществляются по командам с центрального контроллера управления (5) по командному - информационному кабелю, уложенному в гибкий кабель (6). По специальной программе блоков ЭВМ и блоков электроавтоматики сигнал поступает к электроавтоматике портала и исполнительным механизмам робототехнической системы. Специальное программное обеспечение контроллера управления производит обработку геометрической CAD - модели изделия, представленной в виде STL - файла. Затем специальным алгоритмом декомпозиции 3D модель разбирается на слои, последовательное формирование которых приводит к послойному наращиванию конструкций объекта.
Применение полезной модели позволяет расширить технические возможности строительных роботов портального типа.
Новые технологии в строительстве позволят более широко выразить эстетическое архитектурное творчество, улучшат качество сооружений, избавят от рутинного человеческого труда, сохранят экологию, позволят более гармонично адаптировать строения к виду окружающей среды, позволят выразить в дизайне биологически подобные плавные формы.
Полезная модель соответствует условию "промышленная применимость", поскольку создается с помощью известных средств производства и с помощью существующих технологий.
Источники информации:
1. US 20100025349 А1 Патент, (Gantry Robotics System and Related Material Transport for Contour Crafting) 2010-02-4, [он-лайн], [найдена 2015-01-15]. Найдена в базе поисковой системы Google по Интернет: <URL:http://www.google.com.br/patents/US20100025349>;
2. US 7641461 В2 Патент, (Robotic systems for automated construction) 2010-01-5, [он-лайн], [найдена 2015-01-15]. Найдена в базе поисковой системы Google по Интернет: <URL:https://www.google.com.br/patents/US7641461?dq=US+7641461+B2&hl=ru&sa=X&ei=2-zuVP_HOOXXyQPnnILACw&ved=0CB4Q6AEwAA>;
3. US 7814937 B2, A1 Патент, (Deployable contour crafting) 2010-10-19, [он-лайн], [найдена 2015-01-15]. Найдена в базе поисковой системы Google по Интернет: <URL:https://www.google.com.br/patents/US7814937?dq=US+7814937+B2&hl=ru&sa=X&ei=qu3uVMuHBOO7ygP3tIHAAw&ved=0CB4Q6AEwAA>.

Claims (4)

1. Строительный многофункциональный робот, содержащий портал, перемещающийся по направляющим рельсам, содержащий каретку, расположенную на портале с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном к направлению рельсового пути, приводы и контроллер, предназначенный для управления приводами, отличающийся тем, что портал содержит телескопические колонны с возможностью перемещения по вертикали верхней части портала, а каретка снабжена автономной системой послойного наращивания конструкций зданий и строений, содержащей манипулятор со встроенным смесителем-экструдером, выполненным с возможностью в автономном режиме приготовления строительной смеси и обеспечения ее последующей экструзии, при этом конечное звено манипулятора снабжено модулем для фиксации обрабатывающего инструмента с возможностью вращения инструмента вокруг вертикальной и горизонтальной осей.
2. Робот по п. 1, отличающийся тем, что обрабатывающий инструмент выполнен в виде инструмента для осуществления отделочных и художественных работ.
3. Робот по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая автономная система дополнительно содержит газогенератор, контейнер и транспортную установку для сухой смеси, воздушный компрессор, водяной насос и емкость с водой, соединенные рукавами для подачи соответственно сухой смеси и воды со смесителем-экструдером.
4. Робот по п. 3, отличающийся тем, что упомянутая автономная система дополнительно содержит встряхиватель для подачи сухой смеси из контейнера в транспортную установку и запорным элементом с запорной тарелкой, регулирующими подачу порции сухой смеси.
Figure 00000001
RU2015106563/02U 2015-02-26 2015-02-26 Многофункциональный строительный робот RU161181U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015106563/02U RU161181U1 (ru) 2015-02-26 2015-02-26 Многофункциональный строительный робот

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015106563/02U RU161181U1 (ru) 2015-02-26 2015-02-26 Многофункциональный строительный робот

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU161181U1 true RU161181U1 (ru) 2016-04-10

Family

ID=55659999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015106563/02U RU161181U1 (ru) 2015-02-26 2015-02-26 Многофункциональный строительный робот

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU161181U1 (ru)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107553690A (zh) * 2017-10-25 2018-01-09 马义军 一种移动胯下建筑3d打印机
RU177441U1 (ru) * 2017-04-04 2018-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Строительный робот
CN108412204A (zh) * 2017-02-10 2018-08-17 盈创建筑科技(上海)有限公司 现场建筑屋3d打印机的机架结构
RU188945U1 (ru) * 2018-07-13 2019-04-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Портальный манипулятор для получения крупногабаритных изделий методом аддитивной печати
RU2703574C2 (ru) * 2017-04-27 2019-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) Способ возведения стен здания печатающим 3D принтером дискретной печатью
CN111572607A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 安徽佰佳生产力促进有限公司 一种用于建筑泥料的装送设备
RU208976U1 (ru) * 2021-04-16 2022-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Мобильный робот для обработки поверхностей крупногабаритных стационарных объектов
RU2769199C1 (ru) * 2021-09-15 2022-03-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аркон Констракшн" 3д принтер портального типа
CN114700984A (zh) * 2022-03-30 2022-07-05 深圳市光子智能装备有限公司 一种假压上刀头y轴运动机构
RU2782021C1 (ru) * 2021-10-12 2022-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "АРКОДИМ" Экструдер строительного принтера
WO2024019641A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-25 Rexrobotics Sdn. Bhd. Frame of a robotic system

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108412204A (zh) * 2017-02-10 2018-08-17 盈创建筑科技(上海)有限公司 现场建筑屋3d打印机的机架结构
RU177441U1 (ru) * 2017-04-04 2018-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Строительный робот
RU2703574C2 (ru) * 2017-04-27 2019-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) Способ возведения стен здания печатающим 3D принтером дискретной печатью
CN107553690B (zh) * 2017-10-25 2023-11-10 马义军 一种移动胯下建筑3d打印机
CN107553690A (zh) * 2017-10-25 2018-01-09 马义军 一种移动胯下建筑3d打印机
RU188945U1 (ru) * 2018-07-13 2019-04-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Портальный манипулятор для получения крупногабаритных изделий методом аддитивной печати
CN111572607A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 安徽佰佳生产力促进有限公司 一种用于建筑泥料的装送设备
RU208976U1 (ru) * 2021-04-16 2022-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Мобильный робот для обработки поверхностей крупногабаритных стационарных объектов
WO2023043333A1 (ru) * 2021-09-15 2023-03-23 Эйситриди, Инк. 3д принтер портального типа
RU2769199C1 (ru) * 2021-09-15 2022-03-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аркон Констракшн" 3д принтер портального типа
RU2782021C1 (ru) * 2021-10-12 2022-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "АРКОДИМ" Экструдер строительного принтера
RU218833U1 (ru) * 2021-10-19 2023-06-14 Илья Олегович Зенин Высокоскоростной прецизионный портальный робот-манипулятор
CN114700984A (zh) * 2022-03-30 2022-07-05 深圳市光子智能装备有限公司 一种假压上刀头y轴运动机构
RU2788228C1 (ru) * 2022-07-18 2023-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Битроботикс" Рама робототехнического комплекса
WO2024019641A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-25 Rexrobotics Sdn. Bhd. Frame of a robotic system
RU2827180C1 (ru) * 2024-04-27 2024-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) Робот-сортировщик

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU161181U1 (ru) Многофункциональный строительный робот
CN104153551B (zh) 一种全自动智能铲墙皮机
CN101797721B (zh) 基于并联机构的三自由度砂轮修整器
CN108098562B (zh) 一种拟人式自动抛光方法及其设备
KR20130005198U (ko) 이동 로봇
CN104437937B (zh) 一种五自由度混联式乘用车喷涂机构
KR20140041563A (ko) 무주형 주조 성형기
CN103084300A (zh) 多自由度防盗门喷涂机器人
CN103991008A (zh) 锥度铣刀的七轴自动加工机床设备及其加工方法
CN103962604A (zh) 一种飞机等值段机身弧形轨制孔系统及方法
CN109551781A (zh) 一种大型七轴联动数控铺缠一体化成型装备
CN107622163B (zh) 一种装饰板排板方法
CN206344141U (zh) 一种金属表面处理机械手
KR101265708B1 (ko) 4축 가공 머시닝 센터
WO2024002233A1 (zh) 一种金刚线切割装置、线切割控制方法及装置
CN114013068A (zh) 一种环形铺丝机床及其铺丝方法
CN208712017U (zh) 全自动多角度喷漆装置
CN112476716A (zh) 一种用于盾构管片生产的自动精抹面系统及方法
RU63729U1 (ru) Продольно-фрезерный станок с чпу
CN203887368U (zh) 管切割机器人的复合型操作臂
CN113997308A (zh) 一种机器人拖动示教杆机构的喷涂设备及其操作方法
Ye et al. A variable-scale modular 3d printing robot of building interior wall
CN109488025A (zh) 一种建筑3d打印加工装置
ITMI992330A1 (it) Apparecchiatura per la finitura di superfici metalliche
CN113605704A (zh) 一种可移动式混凝土3d打印装置及其施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160602