TW201910609A - 自動化及機械化施工系統及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種用於建造和組裝牆壁、地板和天花板的自動系統和方法。所述系統包括至少一個機械臂、至少一個材料夾持工具、至少一個滑動，提升和旋轉系統以及榫槽互連元件。

Description

自動化及機械化施工系統及施工方法
本發明涉及建築物施工技術領域。更具體地，本發明涉及通過使用機械臂的自動化系統來構建和組裝牆壁、地板、天花板和樓梯的技術領域。
生活場所、家裝、房屋、辦公室和其他建築物的施工具有古老的傳統。但是，存在很多困難和問題，其中需要大量的人力、勞動力或勞力，這導致成本過高。由於這一點，施工工作的結果往往不一致，因為一個結構的外觀和質量可能會因另一個結構的不同而不同。後者可能是由那些從事結構的人所使用的技能、努力、監督和技術的差異造成的。
施工還可能造成材料浪費；例如，當使用木材時，通常必須切割標準長度以滿足設計要求，這導致了木材浪費。
同樣地，使用勞力的施工還可能非常耗時，需要數月甚至數年才能完成。同樣地，由於嚴重和致命的事故，施工是一項危險的活動。
傳統的建築施工通常包括三個主要系統和方法：（1）木立柱施工，（2）混凝土砌塊施工，以及（3）混凝土板施工。木立柱施工系統需要熟練的木匠根據需要熟練解釋的結構圖來組裝木塊和木材。混凝土砌塊施工系統是一項緩慢的技術，需要大量熟練的泥瓦匠來有效地進行施工。其中，房屋單元的周邊由以結構堅固方式排列的混凝土砌塊組成。混凝土板施工系統——其中，預製板相對於框架系統放置就位或與框架系統結合放置就位——需要重型設備來提升和放置混凝土板以及熟練的勞動力，從而建立為板提供框架模式的結構。
因此，由於需要技術熟練的勞動力或勞力來組裝住房單元所需的部件，因此，為低成本、高效和容易建造的住宅單元或住戶或生活場所提供更好施工系統的開發已經放慢或停止。在許多地方，熟練勞動力是有限的並且/或者昂貴得多，這限制了大量低成本住房單元施工的能力，特別是在欠發達國家。目前與建築施工技術有關的其他問題包括：以低成本快速建造住房單元的需求、建造具有不需要大量的維護、結構強度高且提供與元件期望隔熱的彈性結構的住房單元的能力，因此，在許多國家，住房單元現代化的願望緩慢下降。
此外，目前的施工方法通常依賴於具有噴塗或放置在立柱或牆壁內側的絕緣材料的鋼制立柱框架。這樣的佈置不是盡可能有效，因為熱量可以從牆壁表面直接傳導到框架元件，從而防止了周圍的絕緣。提供外部絕緣，即放置在支柱框架外側的絕緣材料可能是有幫助的，但是迄今為止還沒有一種可靠的方法來應用所述絕緣材料。此外，僅在外部放置的絕緣體不能提供足夠的熱保護和冷保護，因此仍然必須在內壁上提供噴霧或輥子絕緣。因此，該結構可能變得昂貴、麻煩並且勞動力密集。
在這方面，已經披露了新的施工形式。例如，美國US7,641,461 B2號專利公開了一種用於諸如辦公室和住宅之類的自動建築結構的機器人系統，如圖1A所示。所述系統包括可移動的龍門架機器人，所述龍門架機器人包括在可滑動地組裝在一對軌道上的至少兩個側構件之間延伸並由其支撐的頂梁；噴嘴組件，可移動地聯接至所述龍門架機器人的所述頂梁，並且被構造成通過出口擠出材料；位置控制器，用於控制所述龍門機器人和所述噴嘴組件的位置和移動；其中，所述機器人系統被配置成擱置在表面上，並且其中，所述位置控制器包括位置傳感器，所述位置傳感器被配置成感測所述噴嘴組件相對於所述表面上多個位置的位置，以及致動器，被配置成將所述噴嘴組件可控地移動至響應於所述位置傳感器的輸出所需的位置。
此外，美國US9,151,046B1號專利公開了一種自動化建築施工系統，如圖1B所示。所述系統包括基座，所述基座包括上滑道和下滑道，所述上滑道和所述下滑道由一個或多個橫向滑道支撐和相互連接；包括框架、牆板和混凝土層的牆壁部分，其中，所述牆板附接至所述框架的外側，所述牆板提供用於所述系統的外部和內部隔熱，其中，所述混凝土層設置在所述外部牆板；其中，所述基部形狀由基礎牆基支撐；其中，所述基部形狀的所述上滑道構造成接收和支撐所述牆壁部段的所述框架的下外框架構件；並且其中，所述基部形狀包括支撐所述牆壁部分的支撐結構的至少一部分。
然而，一直需要下述系統，其不涉及太多施工設備，並且對於建築公司而言具有成本效益。在這方面，本發明提供了一種用於建造和組裝牆壁、天花板和樓梯的自動系統。所述系統本質上包括至少一個機械臂和進行地板、牆壁、天花板和樓梯型結構的組裝和焊接的自動化台架以及其組裝，以形成房間型結構。以及從本說明書中將顯而易見的其他元素和方面。
本發明的目的在於提供一種用於建造和組裝牆壁、天花板和樓梯的自動及機械化施工系統及施工方法。
為達成上述目的，本發明提供一種自動化及機械化施工系統，包括：至少一個可編程機械臂；至少一個工具，其附接至所述可編程機械臂；多種施工材料，其佈置在預定位置，使得所述可編程機械臂識別並能夠拾取所述多種施工材料佈置；其中，所述施工材料選自至少互相連接的橫樑、預製地板、預製天花板、預製牆壁和/或預製樓梯，其可由所述至少一個工具夾持並由可編程機械臂運輸；所述至少一種工具選自焊接裝置、夾持和加載裝置、密封和/或膠合系統以及/或者其組合。
為達成上述目的，本發明提供一種自動化及機械化施工方法，其使用前述施工系統，並且包括以下步驟：借助於所述可編程機械臂形成至少一個底板框架部段；借助於所述可編程機械臂將至少一個地板放置在所述至少一個底板框架部段上；借助所述可編程機械臂形成至少一個壁框架部段；借助於所述可編程機械臂將至少一個壁板放置在所述至少一個壁框架部段中。
在一實施例中，上述施工方法後續還包括：借助於所述可編程機械臂形成至少一個天花板框架部段；借助於所述機械臂將至少一個天花板嵌板放置在所述至少一個天花板框架部段中。
本發明的特點在於，本發明不涉及太多施工設備，並且對於建築公司而言具有成本效益。
本發明涉及一種自動化及機械化施工系統，包括：至少一個可編程機械臂(1，2)，其具有至少三個自由度，優選地具有六個自由度；至少一個可互換或不可互換的(固定)工具(28)，其與所述可編程機械臂連接，使得所述機械臂能夠根據其編程自行交換或不交換工具；多個施工材料或元件，其佈置在所述機械臂的可到達範圍內，以便所述機械臂可以識別並拾取所述多個施工材料或元件的位置；其中，所述施工材料或元件處於預定位置並且包括：相互連接的橫樑(7，7’，7”)和/或預製地板(3)，和/或預製天花板(12)，和/或預製牆板(11)，和/或門，和/或窗戶，和/或帶有門或窗戶或其組合的牆板，和/或地板覆蓋物，和/或浴室家具，和/或預製樓梯，這些可以是由至少一個工具(28)夾持並由機械臂運輸；並且其中，所述至少一個工具選自焊接裝置、夾持和加載裝置、密封和/或膠合噴嘴以及/或者其組合。
該自動化及機械化施工系統將包括滑動和/或旋轉平臺(8)，將在其上進行施工；旋轉和提升基座(9)，其聯接至所述平臺(8)的下中心部；接近傳感器（5），其優選地佈置在所述滑動和/或旋轉平臺（8）的角部處以及所述機械臂上；重量和/或位置傳感器（6），其佈置在所述滑動和/或旋轉平臺（8）的下部，其中，如在圖7中最佳可見的，所述旋轉和提升基座(9)包括用於放置在地面上的下部結構(9a)，聯接至所述平臺(8)的上部結構(9b)以及佈置在所述下部結構(9a)與所述上部結構(9b)之間的用於提升和/或降低和/或調平和/或旋轉所述平臺(8)的液壓或氣動提升系統(38)。在這個意義上，所述平臺適用于借助於包括運動系統(38)的基座(9)而垂直提升，並且水平地旋轉。
該系統包括參考或引導或對準元件(未示出)，其佈置在建築物需要的區域中，其允許所述機械臂從其預定位置拾取施工元件，對準並在施工過程中將所述施工元件放置在正確位置。
在該系統的一個實施例中，所述平臺(8)構造成允許通過所述機械臂(1，2)將所述施工元件放置在所述平臺的預定位置，從而允許其適當的放置和組裝，由此，所述平臺(8)還設置有參考、引導或對準元件(未示出)，以在所述平臺(8)上放置施工元件。
此外，所述平臺(8)允許直接在所述平臺(8)上進行施工，以通過所述平臺(8)進行轉動、滑動或旋轉，使得該建築物可以以期望的寬度和長度尺寸完成，隨後，一旦完成，通過起重機放置在最後的位置處。
自動化及機械化施工系統使用的可互換工具可以是焊接工具、夾持和裝載工具和/或密封劑分配工具或其組合；所述工具(28)可以是：夾持和裝載工具，並且在這種情況下，被構造成夾持結構型材（由金屬、塑料、木材、碳纖維、鋁等製成的空心或實心、正方形、矩形、多邊形或圓形管、橫樑、“C”通道、“U”通道、“Z”通道、PTR、IPR、HSS型材）並且能夠同時夾持一個或多個部件，並且可以是電子的、電的、機械的、液壓的、氣動的、真空的或其組合，同樣，所述工具可以是手動的、半自動的或自動的，並且可以夾持預製牆、地板或天花板、Durock®輕質混凝土板、W板、層壓石膏板、EPS板、輕質混凝土板、夾芯板、加氣混凝土板、混凝土板、磚、混凝土塊、夾芯板、Alucobond®鋁複合板、複合鋁板、預製牆、通道門、窗戶、酒吧、廁所、洗手間、浴室室內家具、預製樓梯，以及以下類型的地板覆蓋件：瓷磚、陶瓷地板、瓷器、得達拉維爾陶器、地毯、大理石、乙烯基、石材、木材、金屬、混凝土、玻璃、塑料、橡膠、瀝青、鵝卵石、Aadocreto、方形玻璃、塑料樹脂等；粘合劑和/或密封劑分配工具，用於施加粘合劑例如環氧樹脂、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯、聚氨酯、丙烯酸、矽烷、聚醯胺、酚醛樹脂、氰基丙烯酸酯、矽酮、厭氧菌、熱塑性塑料、彈性體、熱固性塑料、橡膠、聚酯、熱熔膠、增塑溶膠、聚丙烯酸酯、水泥、漿糊、瓷磚粘合劑類型；進行焊接的工具可以是MIG、MIG-MAG、TIG、AC-TIG、MMA、MIG-MAG雙脈衝、FCAW、通過氣體、通過電弧、激光、摩擦、超聲波、熔焊、電極、電阻、浸漬、藥芯焊絲、螺柱焊、點焊、通過螺栓、通過氫、通過碳、通過等離子體類型或任何其他類型。
所述夾持和裝載工具將包括與設置在所述施工元件中的裝置配合的裝置，以實現合適的夾持，所述施工元件中的所述裝置可以根據所述施工元件的類型進行選擇或調整，在一個實施例中，可以使用磁性或電磁裝置或吸盤。
類似地，在另一個實施例中，所述施工系統可以包括未示出的線性軌道或線性軸線，所述至少一個機械臂(1，2)可滑動地組裝在所述線性軌道或線性軸線上，使得所述線性軌道或線性軸線用作所述機械臂的附加移動軸線，為安裝在其上的機械臂提供額外的自由度。
所述多種施工材料包括具有凹連接件(4)的互連橫樑(7)、具有凸連接件(10)以與具有凹連接件(4)的所述互連橫樑組裝的地板或牆壁互連橫樑(7’,7”)、預製地板(3)、預製天花板(12)、帶窗的預製牆板(13)、不帶窗戶或門的預製牆板(11)以及/或者帶門的預製牆板(13’)。
每個施工元件均具有互補的參考、引導或對準元件(未示出)，使得可以利用所述參考、引導或對準元件來執行正確的安裝，所述參考、引導或對準元件位於工作表面上或平臺(8)上並且用來通過所述機械臂進行正確安裝。
如在圖6中可以更好地看到的，所述互連橫樑(7)的所述凹連接件(4)(如B所示)包括細長主體(34)；優選為圓錐形的間隙(37)或插口；以及外組裝凸部(35)，所述外組裝凸部(35)優選呈楔形形狀；以及止擋延伸部或外凸部(36)，其佈置在所述組裝凸部(35)的下方並遠離所述組裝凸部(35)。A所示的所述地板或牆壁互連橫樑(7，7')的凸連接件(10)包括細長主體(31)，所述細長主體(31)裝配在凹連接件本體中；具有組裝孔(33)的組裝結構(32)，所述組裝孔(33)用於接納和捕獲所述凹連接件的所述組裝凸部(35)，使得所述凸連接件(10)接合所述凹連接件(4)，從而獲得凹連接件與凸連接件之間的互連和固定。如在C中可以更好地看到的，所述組裝結構(32)包括可以是彈性或半剛性的舌片或鰭狀件或爪，其夾持並保持凹連接件(4)的主體(34)，從而允許所述組裝凸部(35)被所述凸連接件(10)的所述組裝孔(33)捕獲，當製造榫槽(燕尾)時，所述止動延伸部(36)允許橫樑沉降，從而防止不希望的位移。
所述至少一個機械臂包括上關節(15，23)，所述上關節(15，23)將上機器人端部(14，22)以下機器人端部(16，24)鉸接地接合；下關節(17，25)，所述下關節(17，25)將基座(18,26)與所述下機器人端部(16，24)鉸接地接合，其中，所述至少一個工具(19，28)可拆卸地佈置在所述臂的上端或腕部關節的一端。佈置在所述至少一個機械臂中的接近傳感器系統(20)允許所述機械臂(1，2)確定所述施工元件的位置並接近其預定位置以拾取所述施工元件，並將所述施工元件攜帶並放置到理想的施工位置。
當所述機械臂拾取所述施工元件時，所述機械臂將執行檢查或對準操作，以便可以將所述施工元件放置在期望的和正確的施工位置中。在一個實施例中，可以使用對準器，其中，所述機械臂將攜帶所述施工元件以將其放置在預設位置中，用於後續轉移和放置在建築物中。
替代性地，本發明的自動化及機械化施工系統優選地使用兩個通過編程協調工作的機械臂(1，2)。
實施本發明的最佳方法
使用本發明施工系統的自動化及機械化施工方法包括以下步驟：
a. 所述至少一個可編程機械臂(1，2)根據其編程識別所需的所述至少一個工具(28)，通過從預定位置取出所述工具而將所述工具自動放置在所述機械臂上，拾取具有凹連接件(4)的地板互連橫樑(7)並將其放置在施工表面上或滑動和/或旋轉平臺(8)上。
b. 所述至少一個機械臂(1，2)繼續拾取具有凹連接件(4)的所需地板互連橫樑並將其轉移到施工表面或平臺，以形成下框架。
c. 所述機械臂(1，2)繼續加載、轉移預製地板鑲板(3)並將預製地板鑲板(3)放置到所述框架上，如果該操作需要換刀，則預先自動執行。
d. 一旦放置了地板框架和地板，則所述機械臂將所述工具(28)改變為固定工具例如焊接工具(19)，並繼續焊接橫樑之間的接頭，以聯接或連接較低的框架。
e. 如果需要，所述至少一個機械臂將其工具改變為夾持工具，利用凸連接件(10)加載並轉移牆壁互連橫樑(7’，7”)以形成牆壁，從而將所述凸連接件(10)與所述下框架或地板框架的所述凹連接件(4)接合。
f. 所述至少一個裝載機械臂轉移帶窗戶(13)、門(13')的預製牆板(11)或者無窗戶(13)、門(13')的預製牆板(11)，將預製牆板(11)佈置在具有凸連接件(10)的所述互連橫樑(7)之間，如果此操作需要更換刀具，則會自動執行。
g. 所述至少一個機械臂根據由接近傳感器和位置傳感器建立的程序改變預定工具，並將所述預定工具放置在所述機械臂上，並開始將所述互連橫樑固定、聯接或連接凸連接件，優選地，這種聯接通過焊接，但是可以根據施工元件或建築設計，通過粘合劑，和/或螺釘，和/或鉚釘，和/或裝訂，和/或釘合，和/或綁定來完成。
h. 該動作將持續到具有地板和牆壁或其一部分的房間或空間形成為止。
i. 所述至少一個機械臂通過分配工具一次一個或多個地移動地板覆蓋件，將粘合劑施加到所述件上，並將所述件放置在預製地板上。
j. 所述至少一個機械臂將天花板互連橫樑與所述凹連接件(4)連接，所述凹連接件(4)將所述天花板互連橫樑連接至所述互連牆壁橫樑的上端，以形成頂部或頂板框架，如果該操作需要更換工具的話，會自動執行。
k. 所述至少一個機械臂夾持並轉移預製天花板(12)並將所述預製天花板(12)放置在上部框架或天花板框架上，如果該操作需要換刀，則其自動執行。
l. 一旦放置了上框架和天花板，則所述機械臂繼續聯接或連接或固定互連橫樑；優選地，通過任何種類的焊接來完成該聯接，但是可以通過使用粘合劑、螺釘、鉚釘、裝訂、釘合、綁定或其組合來完成。
m. 所述至少一個機械臂夾持預製樓梯部段並將所述預製樓梯部段放置在正在建造的結構上的預定位置處，並借助於引導元件，直到形成完整的樓梯塊，連接到先前製造的具有橫樑的框架上，如果此操作需要換刀，則會自動執行。
如有必要，根據項目，使用機械臂放置浴室家具或必要的家具。
n. 一旦組裝了地板、牆壁和天花板，所述至少一個機械臂通過使用密封劑分配工具繼續密封這些元件之間的接頭，如果該操作需要換刀，則預先自動執行。
o. 當建築物組裝完成時，至少使用一台起重機或叉車將建築物放置在最終位置。
p. 上述組裝順序可以優選地用至少一個機械臂來執行，但是也可以用兩個或更多個機械臂來執行。
每次，所述機械臂(1，2)從預定位置拾取施工元件時，檢查對準或執行施工元件的對準動作，隨後將所述施工元件置於其安裝位置。
平臺(8)允許機械臂構建房間部段，通過允許先前構建的部分被移動或旋轉，以組裝更多的施工元素，直到實現最終建築。
由於施工元件被佈置在預設位置處，因此對於施工元件不需要具有非常複雜的識別元件，但是除了接近度傳感器之外，還可以使用圖形識別程序或其他識別元件。
可以看出，本發明提供了具有地板、牆壁和天花板的建築物的施工和組裝系統，其還允許放置諸如浴室家具和樓梯以及地板覆蓋物的不同元件。
需要強調的是，所述系統被設計用於建造和組裝任何尺寸的地板、牆壁、天花板和樓梯。應該理解，不同部件的材料和尺寸不應限制本發明；也就是說，機械臂和平臺兩者的尺寸不會限制本發明。同樣，接近、位置和重量傳感器可以是任何類型的品牌和設計，只要它們滿足最小系統功能即可。類似地，根據用戶的要求，機械臂的焊接、擰緊、綁定、釘合、裝訂或鉚接系統的類型和材料可能會有所不同；因此，每個機械臂可以根據其需要而變化。
所述系統根據需要執行施工和組裝，無論是地板、牆壁還是天花板。機械裝載和組裝臂(2)拾取互連橫樑(7)並將其放置在滑動和旋轉平臺上。一旦到位，機械裝載和組裝臂(2)繼續通過使用位於建築區域中的接近傳感器(5)將下一層互連橫樑(7)轉移到平臺(8)或建築區域以形成較低的地板框架，或者——如果適當——平臺(8)以及機器人裝載和安裝臂(2)。隨後，相同的機械臂繼續加載、轉移至少一個預製地板面板(3)並將其放置在框架上。
例如，一旦放置下框架和地板，機械焊接臂(1)繼續焊接互連橫樑之間的接頭或通過另一種合適的裝置固定所述接頭。以與機械裝載和組裝臂(2)相同的方式，所述機械焊接臂由於其被編程為通過接近傳感器識別互連橫樑的事實而執行其功能。應該注意的是，地板互連橫樑(7)帶有位於其各個部分中的一系列凹連接件(4)。
一旦完成了地板組裝，系統被編程為使得機械裝載臂(2)再次轉移牆壁互連橫樑(7’或7”)，以將其設置為牆壁橫樑，形成牆壁框架。在這個意義上，平臺8適於通過包括一系列氣動剪刀38的基座9垂直提升，並且水平旋轉(如圖7中的箭頭所示)。因此，機械裝載和組裝臂(2)將繼續放置互連橫樑(7)。一旦每個牆壁框架已經與其各自帶窗戶(13)、門(13’)或不帶窗戶(13)、門(13’)的預製牆壁(11)裝配在一起，則機械焊接臂(1)將開始按照根據接近傳感器和重量傳感器(5)，(6)建立的編程焊接所述互聯橫樑。應該注意的是，下牆壁互連橫樑(7”)包括位於其各個部分中的一系列凸連接件(10)，這些連接件被插入位於地板互連橫樑(7)中的對應件(凹連接件(4)。一旦第一牆壁的構造和組裝完成，機械臂繼續組裝第二牆壁，並且機械臂例如通過焊接進行接合、固定或夾緊。該動作將持續到已經形成了具有天花板的房間或房間。借助於所述平臺(8)，可以通過旋轉或滑動所述建築物來在其上進行施工，使得建造的部分或已經建成的地板、牆壁和天花板部分可以旋轉並且/或滑動，以便繼續使用相同的步驟在這些部分旁邊繼續施工。
應該注意的是，牆壁、地板和天花板的長度可以根據用戶需求而變化。類似地，不同牆壁之間的連接可以通過使用焊接、粘合劑、螺釘或鉚釘手動或自動進行。因此，該聯接不限於特定的形式。以與牆壁和地板之間的連接相同的方式，牆壁和天花板之間的連接通過凸連接件(10)和凹連接件(4)之間的互連來實現。
構成本發明系統的機械臂具有基本特徵。例如，所述機械臂具有六個自由度，但由於被放置在軌道上，因此可以具有額外的自由度，即七個，這意味著具有向前/向後、向上/向下、向左/向前移動(在三個垂直軸上平移)的能力，以及在三個垂直軸線上旋轉(偏航，俯仰，滾轉)的能力。在一個實施例中，所述具有上機器人端部(14)，其通過接頭(15)連接至下端部(16)；通過與所述接頭的聯接相對的部分，所述上端部聯接至焊接裝置(19)，所述焊接裝置具有焊接所述互連橫樑(7，7’，7”)端部的功能。而所述機械臂的下端部通過下接頭（17）連接至基座（18）。至關重要的是，所述機械臂包括與存在於滑動和旋轉平臺上的接近傳感器系統（5）互補的接近傳感器系統（20）。所述焊接裝置具有用於焊接的普通裝置，其中包括焊接尖端（21）。
以相同的方式，在優選實施例中，機械裝載和組裝臂具有六個自由度，即具有向前/向後、向上/向下、向左/向右移動(在三個垂直軸上平移)的能力，以及在三個垂直軸線上的旋轉(偏航、俯仰、滾動)的能力。從圖5中可以看出，所述機械裝載和組裝臂具有上機器人端部(22)，所述上機器人端部(22)通過接頭(23)連接至下端部(24)；通過其與所述接頭的連接相對的部分，上端部連接至裝載和組裝裝置(27)，該裝載和組裝裝置具有轉移和組裝所述互連橫樑(7)的端部的功能。而機械臂的下端部通過下接頭(25)聯接至基座(26)。至關重要的是，所述機械臂包括接近傳感器系統(20)，其與存在於滑動和旋轉平臺(8)中的接近傳感器系統(5)互補。所述裝載和組裝裝置具有由馬達(29)和夾持關節(30)操作的裝載和組裝夾持件(28)，所述夾持關節(30)允許總體移動控制。
另一方面，允許牆壁和地板，牆壁和天花板之間組裝的系統是基於榫槽(燕尾形)的連接系統。所述系統的組件是所述凹連接件(4)和所述凸連接件(10)。在圖6中，示出了每個所述連接件。在A中，示出了凸連接件(10)，在B中示出了凹連接件(4)，並且在C中示出了其組件。凸連接件包括中空的方形棱柱形主體（31），所述方形棱柱形主體在其相鄰面中的至少兩個面上具有相應組裝結構（32），所述相應組裝結構（32）具有矩形翅片、舌片或爪的形式，在其下端具有孔（33）。而凹連接件(4)還包括方形基棱柱形主體(34)，所述方形基棱柱形主體(34)在其相鄰面中的至少兩個面上具有相應的組裝結構(35)，所述組裝結構(35)將容納在孔(33)內以加強組裝。在每個組裝結構(35)的下面，有兩個方形基的棱柱形延伸部或支柱(36)，所述延伸部或支柱一旦形成在榫槽中，就具有用作橫樑、翅片、舌片或爪的支柱的功能。
最後，所述系統的滑動和/或旋轉平臺(8)包括矩形或方形的平臺，這取決於用戶的需要，其具有根據需要旋轉、滑動或提升的功能。該平臺可以由機械帶或任何其他允許滑動的設備組成。作為示例，該平臺可以由輥子系統(8’)組成，輥子系統(8’)可以根據通過互連到所述輥子的電動機系統的預設編程來自行旋轉。所述輥子可以位於第二平臺上。該平臺具有兩個傳感器系列，接近傳感器(5)和重量傳感器(6)。所述傳感器以允許機械臂的接近度自動控制的方式佈置。
如上所述，平臺(8)允許建築物移動，一旦建築物的一部分完成，該平臺需要旋轉以繼續建造其餘部分。
旋轉系統由一個基座來執行，該基座由兩個彼此疊置的自組裝結構組成。作為示例，圖7示出了所述旋轉和提升基座(9)的結構由兩個彼此疊置的圓柱形結構(9a和9b)組成，所述圓柱形結構通過馬達允許上部結構的圓形運動。由於所述基座與平臺相互連接，所以旋轉將導致整個平臺的循環運動。為了進行提升平臺的動作，基座包含一系列氣動剪刀，其編程可以在任何提升角度下執行動作。每把剪刀以編程的方式排列在基座內側。
該自動化及機械化施工系統可以安裝在可移動的平臺上，使其能夠在任何地方移動。類似地，施工材料被佈置在可從其預定位置取得的平臺上。
1,2‧‧‧可編程機械臂
3‧‧‧預製地板
4‧‧‧凹連接件
5‧‧‧接近傳感器
6‧‧‧重量和/或位置傳感器
7，7’，7”‧‧‧橫樑
8‧‧‧滑動和/或旋轉平臺
8’‧‧‧輥子系統
9‧‧‧旋轉和提升基座
9a‧‧‧下部結構
9b‧‧‧上部結構
10‧‧‧凸連接件
11‧‧‧預製牆板
12‧‧‧預製天花板
13,13’‧‧‧預製牆板
14‧‧‧上機器人端部
15‧‧‧上關節
16‧‧‧下機器人端部
17‧‧‧下關節
18‧‧‧基座
19‧‧‧工具
20‧‧‧接近傳感器系統
21‧‧‧焊接尖端
22‧‧‧上機器人端部
23‧‧‧上關節
24‧‧‧下機器人端部
25‧‧‧下關節
26‧‧‧基座
27‧‧‧裝載和組裝裝置
28‧‧‧工具
29‧‧‧馬達
30‧‧‧夾持關節
31‧‧‧方形棱柱形主體
32‧‧‧組裝結構
33‧‧‧組裝孔
34‧‧‧細長主體
35‧‧‧外組裝凸部
36‧‧‧止擋延伸部或外凸部
37‧‧‧間隙
38‧‧‧液压或气动提升系统
[圖1A]是現有技術中公開的美國專利號US7,641,461B2構造系統的等距視圖。 [圖1B]是現有技術中公開的美國專利號US9,151,046B1構造系統的等距視圖。 [圖2]是本發明的自動化及機械化施工系統的等距視圖。 [圖3]是利用本發明的系統構建的房間的等距視圖。 [圖4]是示出一種工具的機械臂的等距視圖。 [圖5]是機械臂的等距視圖，描繪了另一種工具，夾持工具，詳細示出了其結構元件的準備位置和夾持位置。 [圖6]是牆壁與地板之間的組裝系統的等距視圖，示出了其部件以及如何被詳細組裝。 [圖7]是滑動、提升和旋轉系統的等距視圖。

Claims (19)

  1. 一種自動化及機械化施工系統，包括： 至少一個可編程機械臂； 至少一個工具，其附接至所述可編程機械臂； 多種施工材料，其佈置在預定位置，使得所述可編程機械臂識別並能夠拾取所述多種施工材料佈置；其中，所述施工材料選自至少互相連接的橫樑、預製地板、預製天花板、預製牆壁和/或預製樓梯，其可由所述至少一個工具夾持並由機械臂運輸；並且 所述至少一種工具選自焊接裝置、夾持和加載裝置、密封和/或膠合系統以及/或者其組合。
  2. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，包括在其上進行施工和/或組裝的滑動、提升或旋轉平臺，所述滑動、提升或旋轉平臺包括接近傳感器。
  3. 根據請求項2所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述滑動、提升或旋轉平臺包括接近傳感器和位置傳感器。
  4. 根據請求項3所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述滑動、提升或旋轉平臺包括由其下部結構形成的旋轉和提升基座，聯結至所述滑動、提升或旋轉平臺的上部結構，以及提升系統。
  5. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述至少一個工具可由機器人根據其編程進行互換，使得所述可編程機械臂能夠根據施工設計的需要自行交換和選擇工具。
  6. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述至少一個工具是夾持和裝載工具，並且在這種情況下，能夠夾持結構型材（由金屬、塑料、木材、碳纖維、鋁等製成的空心或實心、正方形、矩形、多邊形或圓形管、橫樑、“C”通道、“U”通道、“Z”通道、PTR、IPR、HSS型材）並且能夠同時夾持一個或多個部件，並且可以是電子的、電的、機械的、液壓的、氣動的、真空的或其組合，同樣，所述工具可以是手動的、半自動的或自動的，並且可以夾持預製牆、地板或天花板、Durock®輕質混凝土板、W板、層壓石膏板、EPS板、輕質混凝土板、夾芯板、加氣混凝土板、混凝土板、磚、混凝土塊、夾芯板、Alucobond®板、複合鋁板、預製牆、通道門、窗戶、酒吧、廁所、洗手間、浴室室內家具、預製樓梯，以及以下類型的地板覆蓋件：瓷磚、陶瓷地板、瓷器、得達拉維爾陶器、地毯、大理石、乙烯基、石材、木材、金屬、混凝土、玻璃、塑料、橡膠、瀝青、鵝卵石、adocreto、方形玻璃、塑料樹脂等；粘合劑和/或密封劑分配工具，用於施加粘合劑例如環氧樹脂、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯、聚氨酯、丙烯酸、矽烷、聚醯胺、酚醛樹脂、氰基丙烯酸酯、矽酮、厭氧菌、熱塑性塑料、彈性體、熱固性塑料、橡膠、聚酯、熱熔膠、增塑溶膠、聚丙烯酸酯、水泥、漿糊、瓷磚粘合劑類型。
  7. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述至少一個工具是具有用於製造永久附接例如焊接的裝置的工具，所述永久附接可以是MIG、MIG-MAG、TIG、AC-TIG、MMA、MIG-MAG雙脈衝、FCAW、通過氣體、通過電弧、激光、摩擦、超聲波、熔焊、電極、電阻、浸漬、藥芯焊絲、螺柱焊、點焊、通過螺栓、通過氫、通過碳、通過等離子體類型或任何其他類型，或者通過旋擰、釘合、裝訂、鉚接或綁定或其組合。
  8. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述施工系統還包括線性軌道或線性軸線，所述至少一個機械臂可滑動地組裝在所述線性軌道或線性軸線上。
  9. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述至少一個工具附接至所述機械臂。
  10. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述多種施工材料包括具有陰連接件的互連橫樑、具有陽連接件以與具有陰連接件的所述互連橫樑組裝的地板或牆壁互連橫樑、預製地板、天花板、預製樓梯、帶窗的預製牆板、不帶窗戶或門的預製牆板以及/或者帶門的預製牆板。
  11. 根據請求項10所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述互連橫樑的所述陰連接件包括細長主體、間隙、具有外部組裝凸部，以及設置在所述組裝凸部下方的止動延伸部或外凸部。
  12. 根據請求項11所述的自動化及機械化施工系統，其中，來自所述地板或牆壁互連橫樑的所述陽連接件包括細長主體以及具有組裝孔的組裝結構，所述組裝結構用於接納和捕獲所述陰連接件的所述組裝凸部。
  13. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述至少一個機械臂包括上關節和下關節，所述上關節將上機器人端部與下機器人端部鉸接地接合，所述下關節將基部與所述下機器人端部鉸接地接合，其中，所述至少一個工具可拆卸地佈置在所述上關節的端部處，接近傳感器系統佈置在所述至少一個機械臂中。
  14. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，優選地包括兩個機械臂，每個機械臂具有六個自由度。
  15. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述系統安裝在可移動平臺上，以允許其移動至任何地方。
  16. 根據請求項1所述的自動化及機械化施工系統，其中，優選地使用兩個機械臂、所述兩個機械臂組裝在其上的線性軌道以及滑動平臺。
  17. 根據請求項2所述的自動化及機械化施工系統，其中，所述平臺包括機械帶，或允許滑動的任何其他裝置，所述平臺優選地包括可以根據編程繞其自身旋轉的輥子系統。
  18. 一種自動化及機械化施工方法，其使用請求項1所述的施工系統，並且包括以下步驟： i. 借助於所述機械臂形成至少一個底板框架部段； ii. 借助於所述機械臂將至少一個地板放置在所述至少一個底板框架部段上； iii. 借助所述機械臂形成至少一個壁框架部段；以及 iv. 借助於所述機械臂將至少一個壁板放置在所述至少一個壁框架部段中。
  19. 根據請求項18所述的自動化及機械化施工方法，其中，還包括： v. 借助於所述機械臂形成至少一個天花板框架部段；以及 vi. 借助於所述機械臂將至少一個天花板嵌板放置在所述至少一個天花板框架部段中。
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