RU2803337C1 - Robotic complex for laying aerated concrete - Google Patents

Robotic complex for laying aerated concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2803337C1
RU2803337C1 RU2022125196A RU2022125196A RU2803337C1 RU 2803337 C1 RU2803337 C1 RU 2803337C1 RU 2022125196 A RU2022125196 A RU 2022125196A RU 2022125196 A RU2022125196 A RU 2022125196A RU 2803337 C1 RU2803337 C1 RU 2803337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laying
aerated concrete
crane
concrete blocks
blocks
Prior art date
Application number
RU2022125196A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Юрьевич Грицкевич
Артём Алексеевич Котухов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РОБОТЕЙС"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "РОБОТЕЙС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "РОБОТЕЙС"
Application granted granted Critical
Publication of RU2803337C1 publication Critical patent/RU2803337C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction equipment.
SUBSTANCE: robotic complex for laying aerated concrete blocks consists of a layer and a crane, characterized in that the layer consists of a wheeled base for moving along the plane intended for building a structure from blocks, a conveyor belt for supplying aerated concrete blocks to the laying mechanism, the mechanism for laying aerated concrete blocks, made with two degrees of freedom, a device for moving blocks, an electronic engine control unit combined with a power board for powering the layer, with position and triangulation sensors, funnels for supplying adhesive solution through a hose, a machine vision module with a visible range camera. The moving and laying mechanisms have two degrees of freedom, the laying mechanism has a cup for levelling the laid rows of aerated concrete blocks of the wall structure being erected, PU adhesive foam cylinders weighing up to 1 kg are used as the adhesive composition for adhesion of the rows that are fixed as a modular unit on the manipulator. The crane consists of a base with two wheels for moving around the construction site, frames attached to the base and moving along the body at given angles for stability of the crane, a tower with a lifting and lowering mechanism with fixation in 3 positions, a turntable for circular movement of aerated concrete blocks relative to the fixed tower, a manipulator consisting of articulated moving rotating parts, a mechanism for lifting and lowering loads with a winch and engines, and a cable, while the crane is made with the ability to pass through doorways in the folded state, as well as with possibility of installation on uneven surfaces, including stairwells and stairs.
EFFECT: increase in accuracy and quality of masonry structures under construction.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области рабочих инструментов и прочих вспомогательных устройств для производства строительных работ, автоматизации и механизации строительства и может быть использована при возведении строительных и иных конструкций, в том числе малоэтажных и многоэтажных зданий и сооружений различного назначения, изготовления частей конструкций простой и сложной геометрической формы. The invention relates to the field of working tools and other auxiliary devices for construction work, automation and mechanization of construction and can be used in the construction of building and other structures, including low-rise and multi-storey buildings and structures for various purposes, manufacturing parts of structures of simple and complex geometric shapes .

В современном строительстве сертифицированные технологии возведения конструкций из мелкоштучных материалов, таких как кирпичи, камни или блоки, основаны на применении ручного труда. Мелкоштучные изделия, уложенные на поддоны, доставляются на строительную площадку и транспортируются на рабочие места краном или подъемным погрузчиком.In modern construction, certified technologies for constructing structures from small-piece materials such as bricks, stones or blocks are based on the use of manual labor. Small pieces placed on pallets are delivered to the construction site and transported to work sites by crane or forklift.

Клеевой раствор для кладки доставляется с завода, либо готовится на строительной площадке и так же распределяется по отдельным рабочим местам, для чего предусмотрены соответствующие транспортные контейнеры и оборудование.The adhesive mortar for masonry is delivered from the factory or prepared at the construction site and is also distributed to individual workplaces, for which appropriate transport containers and equipment are provided.

Выполнение кладки осуществляется каменщиком под контролем бригадира и мастера в соответствии с проектной документацией. Каменщик выбирает и перемещает с поддонов соответствующий кладочному плану тип мелкоштучного изделия, наносит на него подходящий раствор и устанавливает элемент в конструкцию. В ходе работы каменщик и мастер должны контролировать правильность перевозки и заполнение раствором швов кладки, вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхностей и углов, толщину кладки, размеры простенков и проемов и др.The masonry is carried out by a mason under the supervision of a foreman and a foreman in accordance with the design documentation. The mason selects and moves from the pallets the type of small-piece product corresponding to the masonry plan, applies a suitable mortar to it and installs the element into the structure. During the work, the mason and foreman must control the correct transportation and filling of masonry joints with mortar, verticality, horizontality and straightness of surfaces and corners, the thickness of the masonry, the dimensions of the walls and openings, etc.

Работа каменщика физически утомительна, травмоопасна и часто выполняется в неблагоприятных погодных условиях. Она требует от него высокого мастерства, концентрации и больших физических усилий. Все это делает процесс возведения конструкций медленным и трудоемким.The work of a bricklayer is physically tiring, traumatic and often performed in adverse weather conditions. It requires high skill, concentration and great physical effort. All this makes the process of constructing structures slow and labor-intensive.

Возведение конструкций из мелкоштучных изделий с применением ручной силы отличается низкой производительностью и не стандартным качеством готовых конструкций по причине наличия человеческого фактора. The construction of structures from small-piece products using manual force is characterized by low productivity and substandard quality of finished structures due to the presence of the human factor.

Из уровня техники известен способ возведения конструкций из мелкоштучных изделий и робот-манипулятор с комплексом для его осуществления (Патент РФ №2754505, опубл. 02.09.2021). Комплекс для возведения конструкций из мелкоштучных изделий включает робот-манипулятор, автоматическое устройство подготовки доборных элементов и программный комплекс обработки, хранения данных и дистанционного управления роботом-манипулятором, а также мобильную платформу и установленный на ней манипулятор, снабженный устройствами обнаружения, измерения и позиционирования, размещенными на фланце и основании манипулятора, автоматически сменяемыми устройствами захвата, переноса и укладки для различных типов мелкоштучных изделий, устройством дозированной подачи и нанесения клеевого раствора на поверхность мелкоштучных изделий, соединенным с емкостью для временного хранения клеевого раствора, и выполнен с возможностью дистанционного управления.A method for constructing structures from small-piece products and a robot manipulator with a complex for its implementation is known from the state of the art (RF Patent No. 2754505, published 09/02/2021). The complex for the construction of structures from small-piece products includes a robot manipulator, an automatic device for preparing additional elements and a software complex for processing, data storage and remote control of the robot manipulator, as well as a mobile platform and a manipulator installed on it, equipped with detection, measurement and positioning devices placed on the flange and base of the manipulator, automatically interchangeable capture, transfer and stacking devices for various types of small-piece products, a device for dispensing and applying an adhesive solution to the surface of small-piece products, connected to a container for temporary storage of the adhesive solution, and is capable of remote control.

Однако подобные манипуляции требуют сложных механизмов, также пять степеней свободы манипулятора, в которых нет необходимости, ведут к усложнению, и высоким требованиям к частям механизма при укладке изделий большой массы, нестандартных редукторов и подшипников.However, such manipulations require complex mechanisms, and five degrees of freedom of the manipulator, which are not necessary, lead to complexity and high demands on the parts of the mechanism when laying large mass products, non-standard gearboxes and bearings.

Наиболее близким к предлагаемому решению является техническое решение по возведению стен (Патент РФ №2019655, опубл. 15.09.1994), содержащее вертикальную направляющую с установленными на ней с возможностью осевого перемещения и поворота на 180 градусов вокруг горизонтальной оси стола с зажимами для фиксации строительных блоков, средство для подачи раствора, запасник и укладчик строительных блоков, снабжена устройством для сборки строительных блоков в группы и дополнительной вертикальной направляющей с установленным на ней с возможностью перемещения и поворота на 180 вокруг горизонтальной оси устройством для перекладывания строительных блоков с устройства для их сборки на стол основной вертикальной направляющей. При этом устройство для перекладывания строительных блоков выполнено в виде зажимной рамы или в виде стола с зажимами для фиксации строительных блоков, а устройство для сборки строительных блоков в группы - в виде ленточного транспортера с программным управлением. Кроме того, установка для возведения стен снабжена пилой с программным управлением для резки строительных блоков, уложенных на ленточный транспортер, а также поворотным устройством, предназначенным для подачи строительного блока с ленточного транспортера к пиле и возвращения его обратно. При этом установка имеет перемещающиеся по замкнутому пути транспортные тележки, которые служат основанием для сооружения кладки из строительных блоков.The closest to the proposed solution is a technical solution for the construction of walls (RF Patent No. 2019655, published on September 15, 1994), containing a vertical guide with clamps for fixing building blocks installed on it with the possibility of axial movement and rotation by 180 degrees around the horizontal axis of the table , a means for supplying a solution, a storeroom and a stacker of building blocks, is equipped with a device for assembling building blocks into groups and an additional vertical guide with a device installed on it with the ability to move and rotate 180 around the horizontal axis for transferring building blocks from the device for assembling them to the table main vertical guide. In this case, the device for transferring building blocks is made in the form of a clamping frame or in the form of a table with clamps for fixing building blocks, and the device for assembling building blocks into groups is in the form of a program-controlled belt conveyor. In addition, the wall construction machine is equipped with a programmable saw for cutting building blocks laid on the conveyor belt, as well as a rotary device for feeding the building block from the conveyor belt to the saw and returning it back. In this case, the installation has transport carts moving along a closed path, which serve as the basis for constructing a masonry of building blocks.

Недостатком указанного решения является возведение путей для центровки плавного движения установки по укладке блоков.The disadvantage of this solution is the construction of paths for centering the smooth movement of the installation for laying blocks.

Технической задачей является создание устройства, обеспечивающего увеличении точности и качества кладки возводимых конструкций, скорости работы.The technical challenge is to create a device that will increase the accuracy and quality of masonry of erected structures and the speed of work.

Технический результат достигается тем, что при кладке применяется робототехнический комплекс для перемещения и укладки блоков.The technical result is achieved by the fact that during laying a robotic complex is used to move and lay the blocks.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в составе укладчика присутствуют механизмы перемещения и укладки, которые имеют две степени свободы, механизм укладки имеет дополнительную чашку для выравнивания уже уложенных блоков рядов стены, в качестве клеевого состава скрепления рядов используется стандартные баллоны ППУ клей пены, массой до 1 кг, крепящийся в качестве модульного блока на манипуляторе. Благодаря компактным размерам крана появляется возможность в сложенном состоянии проходить через дверные проемы, с возможностью установки на неровные поверхности, вплоть до лестничных проемов и лестниц.The task is solved due to the fact that the stacker contains moving and laying mechanisms that have two degrees of freedom, the laying mechanism has an additional cup for leveling already laid blocks of wall rows, standard PPU adhesive foam cylinders weighing up to 1 kg, mounted as a modular unit on the manipulator. Thanks to the compact dimensions of the crane, it is possible to pass through doorways when folded, with the ability to be installed on uneven surfaces, up to staircases and stairs.

Данное изобретение поясняется следующими фигурами. This invention is illustrated by the following figures.

На Фиг. 1 представлен робототехнический комплекс укладки газобетона, состоящий из укладчика 1 и крана 2. In FIG. Figure 1 shows a robotic complex for laying aerated concrete, consisting of a layer 1 and a crane 2.

Укладчик способен перемещать газобетонные блоки от начального положения на платформе до места кладки с одновременной подачей клеевого раствора и последующей укладки блоков, и крана способный доставлять тяжелые газобетонные блоки до начальной платформы укладчика. The paver is capable of moving aerated concrete blocks from the initial position on the platform to the place of laying with the simultaneous supply of an adhesive solution and subsequent laying of the blocks, and the crane is capable of delivering heavy aerated concrete blocks to the paver's initial platform.

На Фиг. 2 представлен укладчик, состоящий из колесного основания 3 для перемещения по плоскости, на которой необходимо построить конструкцию из блоков, конвейерной ленты 4 для подачи укладочному механизму, механизм укладки блоков 5 с двумя степенями свободы, устройства перемещения блоков на рядах 6, электронного блока управления двигателями 7 совмещенного с силовой платой для питания укладчика, с датчиками положения и триангуляции, воронкой 8 для подачи клеевого раствора по шлангу, модуля машинного зрения 9 с камерой видимого диапазона. In FIG. Figure 2 shows a stacker consisting of a wheel base 3 for moving along the plane on which it is necessary to build a structure of blocks, a conveyor belt 4 for feeding the stacking mechanism, a block stacking mechanism 5 with two degrees of freedom, a device for moving blocks on rows 6, an electronic engine control unit 7 combined with a power board for powering the stacker, with position and triangulation sensors, a funnel 8 for supplying the adhesive solution through a hose, a machine vision module 9 with a visible range camera.

На Фиг. 3 представлен кран, состоящий из основания 10 с двумя крупными колесами для перемещения по строительной площадке, станины 11 прикреплены к основанию и перемещаются вдоль корпуса, под заданными углами для устойчивости крана, башни 12, которая имеет механизм подъема и опускания с фиксацией в 3-х положениях, поворотной платформы 13 для кругового перемещения строительных блоков, относительно неподвижной башни, манипулятора 14, который состоит из сочлененных подвижных вращающихся частей, механизма подъема и опускания грузов 15 с лебедкой, двигателями и тросом.In FIG. Figure 3 shows a crane consisting of a base 10 with two large wheels for moving around the construction site, a frame 11 is attached to the base and moves along the body, at specified angles for the stability of the crane, a tower 12, which has a lifting and lowering mechanism with fixation in 3 positions, a rotating platform 13 for circular movement of building blocks, a relatively stationary tower, a manipulator 14, which consists of articulated movable rotating parts, a mechanism for lifting and lowering loads 15 with a winch, motors and a cable.

Робототехнический комплекс укладки газобетона работает следующим образом: кран 1 при помощи программного обеспечения захвата перемещает заранее подготовленный газобетонный блок на конвейерную ленту укладчика 4, укладчик 2 берет блок и укладывает их в ряд относительно первого в ряду стены, при перемещении между помещениями, укладка происходит по периметру помещения. Каждый ряд блоков затирается для выравнивания относительно друг друга, клей наносится после затирки, перед укладкой последующего ряда.The robotic complex for laying aerated concrete works as follows: crane 1, using gripping software, moves a pre-prepared aerated concrete block onto the conveyor belt of stacker 4, stacker 2 takes the block and lays them in a row relative to the first wall in the row, when moving between rooms, laying occurs along the perimeter premises. Each row of blocks is grouted to align them relative to each other; glue is applied after grouting, before laying the next row.

Технический результат предлагаемого устройства состоит в увеличении точности и качества кладки возводимых конструкций, скорости работы по перемещению тяжелых блоков, при уменьшении количества работников.The technical result of the proposed device is to increase the accuracy and quality of masonry of erected structures, the speed of work to move heavy blocks, while reducing the number of workers.

Предлагаемое решение позволяет точно укладывать блоки при выкладывании стены, увеличить скорость кладки и время работы, уменьшив количество работников за счет круглосуточной и беспрерывной эксплуатации, и необходимости промежуточных замеров.The proposed solution allows you to accurately lay blocks when laying out a wall, increase the speed of laying and work time, reducing the number of workers due to round-the-clock and continuous operation, and the need for intermediate measurements.

Предложенные решения могут использоваться для работы в труднодоступных и неблагоприятных для присутствия человека местах в дистанционном режиме, позволяют расширить архитектурно-планировочные возможности, повысить уровень автоматизации при возведении зданий и сооружений с обеспечением при этом технологии строительства и требуемых технических характеристик зданий и сооружений. Данные решения обеспечивают возможность их эффективного применения в многоэтажном и высотном строительстве, что способствует повышению производительности в многоэтажном и высотном строительстве и улучшению качества готовых конструкций.The proposed solutions can be used to work remotely in hard-to-reach and unfavorable places for human presence; they allow expanding architectural and planning capabilities, increasing the level of automation during the construction of buildings and structures while ensuring construction technology and the required technical characteristics of buildings and structures. These solutions provide the possibility of their effective use in multi-storey and high-rise construction, which helps to increase productivity in multi-storey and high-rise construction and improve the quality of finished structures.

Исходя из вышеизложенного задача создания устройства, позволяющего укладывать массивные строительные блоки, без механизмов требующих высокой точности изготовления без большого количества степеней свободы. Для того чтобы упростить процесс проектирования и обслуживания, принято решение разделить устройство на два автоматизированных механизма, взаимодействующих друг с другом.Based on the above, the task is to create a device that allows laying massive building blocks, without mechanisms requiring high manufacturing precision without a large number of degrees of freedom. In order to simplify the design and maintenance process, it was decided to divide the device into two automated mechanisms that interact with each other.

Claims (1)

Робототехнический комплекс укладки газобетонных блоков, состоящий из укладчика и крана, характеризующийся тем, что укладчик состоит из колёсного основания для перемещения по плоскости, предназначенной для построения конструкции из блоков, конвейерной ленты для подачи газобетонных блоков к механизму укладки, механизма укладки газобетонных блоков, выполненного с двумя степенями свободы, устройства перемещения блоков, электронного блока управления двигателями, совмещённого с силовой платой для питания укладчика, с датчиками положения и триангуляции, воронки для подачи клеевого раствора по шлангу, модуля машинного зрения с камерой видимого диапазона, при этом механизмы перемещения и укладки имеют две степени свободы, механизм укладки имеет чашку для выравнивания уложенных рядов газобетонных блоков возводимой конструкции стены, в качестве клеевого состава скрепления рядов используются баллоны ППУ клей-пены, массой до 1 кг, закреплённые в качестве модульного блока на манипуляторе, а кран состоит из основания с двумя колёсами для перемещения по строительной площадке, станин, прикрепленных к основанию и перемещающихся вдоль корпуса под заданными углами для устойчивости крана, башни, имеющей механизм подъёма и опускания с фиксацией в 3-х положениях, поворотной платформы для кругового перемещения газобетонных блоков относительно неподвижной башни, манипулятора, состоящего из сочленённых подвижных вращающихся частей, механизма подъёма и опускания грузов с лебёдкой и двигателями, и тросом, при этом кран выполнен с возможностью в сложенном состоянии проходить через дверные проёмы, а также с возможностью установки на неровные поверхности, вплоть до лестничных проёмов и лестниц.A robotic complex for laying aerated concrete blocks, consisting of a stacker and a crane, characterized in that the stacker consists of a wheel base for moving along a plane intended for building a structure from blocks, a conveyor belt for supplying aerated concrete blocks to the laying mechanism, a mechanism for laying aerated concrete blocks, made with two degrees of freedom, a device for moving blocks, an electronic motor control unit combined with a power board for powering the stacker, with position and triangulation sensors, a funnel for supplying an adhesive solution through a hose, a machine vision module with a visible range camera, while the movement and laying mechanisms have two degrees of freedom, the laying mechanism has a cup for leveling the laid rows of aerated concrete blocks of the wall structure being built, PPU adhesive-foam cylinders weighing up to 1 kg are used as the adhesive composition for fastening the rows, weighing up to 1 kg, fixed as a modular block on the manipulator, and the crane consists of a base with two wheels for moving around the construction site, frames attached to the base and moving along the body at specified angles for the stability of the crane, a tower with a lifting and lowering mechanism with fixation in 3 positions, a rotating platform for circular movement of aerated concrete blocks relative to a stationary tower, a manipulator consisting of articulated movable rotating parts, a mechanism for lifting and lowering loads with a winch and engines, and a cable, while the crane is made with the ability to pass through doorways when folded, as well as with the ability to be installed on uneven surfaces, up to staircases and stairs
RU2022125196A 2022-09-26 Robotic complex for laying aerated concrete RU2803337C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803337C1 true RU2803337C1 (en) 2023-09-12

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018923A (en) * 1988-11-09 1991-05-28 Paul Wurth S.A. Automated bricklaying apparatus
RU2019655C1 (en) * 1990-05-07 1994-09-15 Хедвиг Анликер Walling plant
RU2047714C1 (en) * 1991-07-01 1995-11-10 Василий Васильевич Клименко Facility for laying walls of bricks
DE19540224A1 (en) * 1995-10-17 1997-04-24 Thomas Brase Machine for laying slabs and tiles with frame moving on rails
RU2464392C1 (en) * 2011-05-25 2012-10-20 Виктор Михайлович Бельфор Method to erect walls, plant for automatic erection of walls from building modules and set of equipment for mechanised erection of walls from building modules
RU172965U1 (en) * 2016-12-26 2017-08-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Facing brick installation robot
RU2754505C1 (en) * 2021-03-03 2021-09-02 Шварц Борис Эдуардович Method for erecting structures from small-piece products, robotic arm and complex for its implementation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018923A (en) * 1988-11-09 1991-05-28 Paul Wurth S.A. Automated bricklaying apparatus
RU2019655C1 (en) * 1990-05-07 1994-09-15 Хедвиг Анликер Walling plant
RU2047714C1 (en) * 1991-07-01 1995-11-10 Василий Васильевич Клименко Facility for laying walls of bricks
DE19540224A1 (en) * 1995-10-17 1997-04-24 Thomas Brase Machine for laying slabs and tiles with frame moving on rails
RU2464392C1 (en) * 2011-05-25 2012-10-20 Виктор Михайлович Бельфор Method to erect walls, plant for automatic erection of walls from building modules and set of equipment for mechanised erection of walls from building modules
RU172965U1 (en) * 2016-12-26 2017-08-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Facing brick installation robot
RU2754505C1 (en) * 2021-03-03 2021-09-02 Шварц Борис Эдуардович Method for erecting structures from small-piece products, robotic arm and complex for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018208731B2 (en) Automated Brick Laying System and Method of Use Thereof
US7641461B2 (en) Robotic systems for automated construction
US8965571B2 (en) Brick laying system
CN101360873A (en) An automated brick laying system for constructing a building from a plurality of bricks
CN110685446A (en) Full-automatic wall building process
RU2616306C1 (en) Method for construction of multistore buildings of three-dimensional blocks
RU2803337C1 (en) Robotic complex for laying aerated concrete
Kangari et al. Prototype robotics in construction industry
CN109208918A (en) A kind of building constructing device and method
RU2754505C1 (en) Method for erecting structures from small-piece products, robotic arm and complex for its implementation
RU2813384C1 (en) Tower crane and method for erection of structures using construction unit
RU221989U1 (en) DEVICE FOR CONSTRUCTION OF STRUCTURES USING BUILDING BLOCKS
Lehtinen et al. Outlines of two masonry robot systems
CN210263966U (en) Building construction system
RU2759162C1 (en) Method for automated installation of external fence for gravitational energy storage and system for its implementation
CN210282272U (en) Robot carrying system for building
RU2761783C1 (en) Method for automated construction of structures
JPS62244941A (en) Push-up system construction method
Pylarinos Tilebot. Development of a lightweight modular robotic system for on-site component installation and facade fabrication
LT7026B (en) A system and method for production of building structural elements
RU2464392C1 (en) Method to erect walls, plant for automatic erection of walls from building modules and set of equipment for mechanised erection of walls from building modules
Watson et al. Functional Profile of a Wall Assembly Robot System
Akrawi Sensing and real-time expert system for a masonry building robot
JPS62244942A (en) Push-up method and apparatus
JPH04330170A (en) Method for constructing building