WO2019027311A1 - Un sistema automatizado de construcción robotizado y método de construcción - Google Patents

Un sistema automatizado de construcción robotizado y método de construcción Download PDF

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WO2019027311A1
WO2019027311A1 PCT/MX2018/000069 MX2018000069W WO2019027311A1 WO 2019027311 A1 WO2019027311 A1 WO 2019027311A1 MX 2018000069 W MX2018000069 W MX 2018000069W WO 2019027311 A1 WO2019027311 A1 WO 2019027311A1
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robotic
construction
automated
tool
robotic arm
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PCT/MX2018/000069
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English (en)
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Germán BECERRIL HERNÁNDEZ
Original Assignee
Becerril Hernandez German
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    • E04B2001/3588—Extraordinary methods of construction, e.g. lift-slab, jack-block using special lifting or handling devices, e.g. gantries, overhead conveying rails

Definitions

  • the present invention belongs to the technical field of building construction. More particularly, it belongs to the technical field of construction and assembly of walls, floors, ceilings and stairs, by means of automated systems using robotic arms. State of the art
  • the construction can also cause waste of material; For example, when wood is used, standard lengths should normally be cut to meet design requirements, resulting in wood waste.
  • Conventional building construction typically comprises three primary systems and methods: 1) construction of wooden poles, 2) construction of concrete blocks, and 3) construction of concrete panels.
  • the wood beam construction system requires expert carpenters to assemble the pieces and cut the wood according to structural drawings that require expert interpretation.
  • the construction of concrete blocks in which the perimeter of a housing unit is formed by arranged concrete blocks or concrete blocks in a structurally sound manner, is slow to put in place and requires a large number of skilled masons to carry it out effectively.
  • the construction of concrete panels in which the prefabricated panels are put in place against or in conjunction with a framing system, requires heavy equipment to lift and position the concrete panels, as well as a skilled work force to build the structure that provides the framing template for the panels.
  • patent US7641 61B2 describes a robotic system for the automated construction of buildings such as offices and a dwelling house.
  • Said system consists of a mobile gantry robot that includes a head beam that is extends between, and supported by, at least two lateral members slidably mounted on a pair of rails; a nozzle assembly movably coupled to the upper beam of the gantry robot and configured to extrude material through an outlet; and a position controller configured to control the position and movement of the gantry robot and the nozzle assembly; wherein the robotic system is configured to rest on a surface and wherein the position controller comprises a position sensor configured to detect the position of the nozzle assembly with respect to multiple locations on the surface and an actuator configured to move the controllable the nozzle assembly to a desired position, in response to an output of the position sensor.
  • the patent US9151046B1 describes a system for the automated construction of buildings.
  • Said system consists of a base comprising an upper corridor, a lower corridor, said upper corridor and said lower corridor supported and interconnected by one or more transversal corridors; a wall section comprising a frame, a wall board and a concrete layer in which said wall board is attached to an outer side of said frame, said wall board providing exterior and interior insulation for said system, in the that said concrete layer is provided in said external part of said wall panel in which said base form supported by a foundation foot; wherein said upper channel of said base form is configured to receive and support a lower outer frame member of said frame of said wall section; and wherein said base form comprises at least a portion of a support structure supporting said wall section.
  • the present invention provides an automated system for the construction and assembly of walls, walls, ceilings and stairs.
  • Said system basically comprises at least one robotic arm and an automated work table on which the assembly and welding of floor-type structures, walls, ceilings and staircases is carried out, as well as the assembly thereof to form a standard structure. room.
  • the assembly and welding of floor-type structures, walls, ceilings and staircases is carried out, as well as the assembly thereof to form a standard structure. room.
  • Figure 1 is an isometric view of two construction systems described in the state of the art. In (A) the system described in patent document US7641461B2 is shown, and (B) the system described in patent document US9151046B1.
  • Figure 2 is an isometric view of the robotic automated construction system of the present invention.
  • Figure 3 is an isometric view of a room constructed with the system of the present invention.
  • Figure 4 is an isometric view of a robotic arm showing a type of tool.
  • Figure 5 is an isometric view of a robotic arm showing another type of tool, a clamp, showing details in its ready position and a position holding a constructive element
  • Figure 6 is an isometric view of the assembly system between walls and floor , showing in detail its parts and how they are assembled.
  • Figure 7 is an isometric view of the system of sliding, turning and lifting.
  • the present invention comprises in an automated robotized construction system comprising: at least one programmable robotic arm (1, 2), of at least three degrees of freedom, being preferably of six degrees of freedom; at least one tool (28) interchangeable or non-interchangeable (fixed), coupled to the programmable robotic arm, so that the robotic arm is able to exchange or not the tool by itself according to its programming; a plurality of materials or construction elements arranged within reach of the robotic arm so that it identifies its disposition and can take them; wherein said materials or construction elements are in a predetermined position and comprise: interconnecting beams (7, 7 ', 7 ") and / or, prefabricated floor panels (3) and / or panels of prefabricated roof (12) and / or, prefabricated wall panels (11) and / or, doors and / or, windows and / or wall panels with doors or windows or combinations thereof and / or, floor coverings and / or / or, bathroom furniture, and / or prefabricated stairs, which can be held by at least one tool (28) and transported by the robotic arm; and
  • the automated robotic construction system can include a sliding and / or swivel platform (8) on which the construction will be carried out, a swivel and elevation base (9) coupled to the lower central part of the platform (8) , proximity sensors (5) preferably arranged at the corners of the sliding and / or rotating platform (8) and on the robotic arm, weight and / or position sensors (6) arranged on the lower part of the platform of sliding and / or turning (8), wherein the base of rotation and elevation (9), as can best be seen in Figure 7, is formed by a lower structure (9a) to rest on the ground, an upper structure (9b) coupled to the platform (8), and a lifting system (38) preferably hydraulic or pneumatic, arranged between the lower structure (9a) and the upper structure (9b) to raise and / or lower and / or level and / or turn the platform (8).
  • the platform is adapted to rise vertically, by means of a base (9) that includes a movement system (38), and rotate in a horizontal direction.
  • the system comprises elements of reference or guide or alignment (not illustrated) arranged in the area where it is desired to build, which allow the robotic arm to take the construction elements from their predetermined position, align them and place in correct position said constructive elements in the construction position.
  • the platform (8) is configured to allow the constructive elements to be placed by the robotic arm (1, 2) in predetermined positions of the platform, thus allowing its proper placement and assembly, in this way the platform (8) is additionally provided with reference elements, guide or aligners (not shown) to place the constructive elements therein.
  • the platform (8) allows the construction to be performed directly on the platform (8), can be rotated, slid or rotated by means of the platform (8) so that the construction can be made of the desired dimensions of width and length, and then placed in its final position, once finished, with the help of a crane.
  • the interchangeable tools used by the automated robotic construction system can be a welding tool, a holding and loading tool, and / or a sealant dispensing tool or combinations thereof;
  • the tool (28) can be: a clamping and loading tool, and in this case be configured to hold structural profiles (hollow or solid, square, rectangular, polygonal, or round tubes, beams, "C” channels, “U” channels “,” Z “channels, PTR profiles, IPR, HSS, metal, plastic, wood, carbon fiber, aluminum, etc.) and can hold one or several pieces at a time
  • the tool (28) can be electronic, electrical, mechanical, hydraulic, pneumatic, vacuum, or a combination thereof, likewise this tool (28) can be manual, semi-automatic, or automatic, and can hold, whether prefabricated panels for walls, drywall type, durok , panel w, laminated gypsum panel, EPS, lightened concrete panel, sandwich panel, alucobond, composite aluminum panels, prefabricated walls, access doors, windows, grills, toilets, toilet
  • a dispensing tool for adhesive and / or sealant to apply bonding agents such as epoxy-type chemical adhesives, acrylics, methacrylates, urethanes, polyurethanes, acrylics, silanes, polyamides, phenolic resins, cyanoacrylates, silicones, anaerobes, thermoplastics, elastomers, thermosets, rubber, polyesters, hotmelts, plastisols, polyacrylates, cements, pastes, glue tiles;
  • a tool with welding device that can be of the MIG type, MIG-MAG, TIG, AC-TIG, MMA, MIG-AG bi-pulse, FCAW, by gas, by arc, laser, friction, ultrasound, weld, electrode, by resistance, submerged, arc of flux core, stud-welding, plucking, of bolts, by hydrogen, by coal, by plasma, or any other.
  • the clamping and loading tool can have means cooperating with means arranged in the constructive elements, in order to achieve an adequate clamping, whereby the means arranged in the constructive elements will be selected or adapted depending on the type of constructive element, in one embodiment use magnetic or electromagnetic or suction media.
  • the construction system in another of its modalities can include a linear track or linear axis, not illustrated, on which the at least one robotic arm (1, 2) is slidably mounted, so that it functions as a displacement axis additional robotic arms, giving an additional degree of freedom to the robotic arms that are installed in it.
  • the plurality of construction materials comprise interconnecting beams (7) with female-type connectors (4), floor or wall interconnecting beams (7 ', 7 ") with male-type connectors (10) to be assembled with the longitudinal beams. interconnection with female type connectors (4), prefabricated floors (3), prefabricated ceilings (12), prefabricated walls (11) with window (13), prefabricated walls without window or door and / or prefabricated walls with door (13 ').
  • each constructive element has complementary elements of reference, guidance or alignment (not illustrated) so that the correct installation can be done with the reference, guidance or alignment elements that are on the work surface or on the platform (8) and which the robotic arm uses for a correct installation.
  • the female type connectors (4) of the interconnecting beams (7) shown in B, comprise a hollow elongated body (34) or socket, preferably conical, with protuberances. of assembly (35) external, preferably in the form of wedge and elongations of stop or protuberances (36) outside, arranged below and away from the assembly protuberances (35).
  • the male connectors (10) of the interconnecting floors or walls (7, 7 '), shown in A, comprise an elongated body (31) to fit in the female body and an assembly structure (32) with hollows of assemble (33) to receive and imprison the assembly protuberances (35) of the female type connector, so that the male type connector (10) is assembled with the female type connector (4), obtaining an interconnection and fixing between male and female.
  • the assembly structure (32) comprises tongues or fins or nails, which can be elastic or semi-rigid, which will hug the body (34) of the female connector (4) allowing the assembly protrusions (35) are caught by the assembling cavities (33) of the male connector (10), when the tongue and groove is made, where the stops 36 allow the stringer to settle, preventing its undesired movement.
  • the at least one robotic arm includes an upper articulation (15, 23) that hingedly couples an upper robotic end (14, 22) with a lower robotic end (16, 24), a lower articulation (17, 25) that articulately couples a base (18, 26) with the lower robotic end (16, 24), wherein the at least one tool (19, 28) is removably disposed at one end of an articulation of the upper end or wrist of the arm.
  • a system of proximity sensors (20) arranged in the at least one robotic arm allow the robotic arm (1, 2) to determine the position of the construction elements and approach the predetermined position thereof to take them and take them to the place of construction and in turn place them in the desired construction position,
  • the robotic arm when taking a constructive element will perform a verification or alignment operation so that the constructive element can be placed in the desired and correct position of construction.
  • an aligner can be used, where the robotic arm will take the constructive element to put it in a pre-established position for later transfer and placement in the work.
  • the automated robotic construction system of the present invention preferably uses two robotic arms (1, 2) working in coordination through programming.
  • An automated and robotic construction method which uses the construction system of the present invention, comprises the following steps: a.-The at least one programmable robotic arm (1, 2) identifies the at least one tool (28) that goes to need according to its programming, it is placed automatically taking it from a predetermined position, it takes a crossbar (7) for floor interconnection with female connectors (4) and places it on the construction surface or on the platform for sliding and / or turning (8). b.- The at least one robotic arm (1, 2) proceeds to take and transfer the following necessary floor connection beams with female connectors (4) to the construction surface or platform to form a lower frame. c. - The same robotic arm (1.
  • the robotic arm changes tool (28) through a fixing tool, for example, a welding tool (19) and proceeds to weld the joints between the spars, joining or fixing the frame of floor. and.
  • -EI at least one robotic arm is placed the clamping tool, if needed, and loads and moves interconnecting beams (7 ', 7 ") for wall or wall with male connectors (10) to form the walls, coupling the connectors male (10) with the female connectors (4) of the lower frame or floor
  • f.-EI at least one robotic load arm transports panels of prefabricated wall (11), either with window (13), with door (13) '), or without them, arranging them between the interconnecting beams (7) with male connectors (10), if for this operation a tool change is carried out automatically, g.-EI at least one robotic arm changes and the default tool and will begin to join or fix the interconnecting beams with male connectors in accordance with a schedule established by the proximity and location sensors, preferably this joint is made with welding, but can be done with adhesives and / or screws and / or emaches and / or nails and / or stapling and / or engargolado, according to the constructive element or constructive
  • the at least one robotic arm moves pieces of floor coverings, either one at a time, or several at the same time, applies an adhesive agent through the dispensing tool and positions them in the prefabricated floor panels.
  • j. The at least one robotic arm translates ceiling interconnecting beams with female connectors (4) coupling them with the upper end of the wall interconnecting beams with male connectors (10) forming an upper frame or roof, if for this operation requires a change of tool does it automatically.
  • the robotic arm proceeds to join or fix the interconnecting beams; preferably this joint is made with welding of any kind, but can be done by the use of adhesives, screws, rivets, nails, staples, braid, or a combination of these.
  • the at least one robotic arm holds sections of prefabricated stairs and places them in the structure that is being built, in pre-established positions, and with the help of guiding elements, until forming a complete block of stairs, attached to the frame made with the stringers previously, if for this operation it requires a tool change, it is carried out automatically.
  • the at least one robotic arm proceeds to seal the joints between these elements using the sealer dispensing tool, if for this operation it requires a tool change, it automatically performs it.
  • the property is armed, at least one crane or forklift is used, to put the constructed building in its final location.
  • the above assembly sequences can be preferably carried out with at least one robotic arm, but they can also be carried out with two or more robotic arms.
  • the robotic arm (1, 2) each time it takes a constructive element from its predetermined position verifies or performs an action of alignment of the constructive element, to later take it to its installation position.
  • the platform (8) allows the robotic arms to construct sections of the passenger compartment, by allowing the part that has been previously built to be moved or rotated to assemble more constructive elements until the final construction is reached.
  • construction elements are arranged in a pre-established position, it is not necessary to have very complex identification elements of the construction elements, however they could be used in addition to the proximity sensors, graphic recognition program, or some other.
  • the present invention provides a system of construction and assembly of buildings with floors, walls, and ceilings, which in turn allows to place different elements such as bathroom furniture and stairs, as well as coatings to the floors.
  • said system is designed to build and assemble floors, walls, ceilings and stairs of any size. It should be understood that the materials and sizes of the different components should not be limiting of the invention; that is, the size of the robotic arms, as well as the platform will not be limiting of the invention. Likewise, proximity, location and weight sensors can be of any type of brand and design, as long as they comply with the minimum functions of the system. Likewise, the system of welding, screwing, stapling, engargolado, nailing, or riveting the robotic arm may vary in type and material, according to the needs of the user; therefore, each robotic arm may vary based on the same needs. Said system carries the construction and assembly, whether of floors, walls or ceilings, as the case may be.
  • the robotic arm of loading and assembly (2) takes and an interconnecting beam (7) and places it on the platform of sliding and turning. Once there, it proceeds to transfer the following interconnecting beams (7) from the floor to the platform (6) or to the construction zone to form a lower floor frame, using the proximity sensors (5) located in both the construction zone or, where applicable, the platform (8), as in the robotic loading and assembly arm (2). Subsequently, the same robotic arm proceeds to load, move and place on the frame at least one prefabricated floor panel (3).
  • a robotic welder arm (1) proceeds to weld the joints between the interconnecting beams or fix them by some other suitable means.
  • this robotic welder arm carries out its function thanks to the fact that it is programmed for the recognition of the interconnecting beams by means of proximity sensors.
  • the floor interconnecting stringers (7) bring with them and located in various parts a series of female connectors (4).
  • the system is programmed so that the robotic loading arm (2) moves the wall or wall interconnecting beams (7 'or 7 ") again to be placed as wall beams,
  • the platform (8) is adapted to rise vertically, by means of a base (9,) that includes a series of pneumatic scissors (38,), and rotate horizontally ( as illustrated by the arrows in figure 7.)
  • the robotic loading and assembly arm (2) will proceed to place interconnecting stringers (7 'or 7 ").
  • the robotic welding arm (1) will begin to weld the stringers of interconnection in accordance with a schedule established by the proximity sensors (5) and weight (6)
  • the lower interconnecting beam (7 ") of the wall comprises, located in various parts thereof, a series of male connectors (10). ,). These connections will be inserted in its counterpart (female type connections (4)) located in the crossbars (7) of the floor interconnection.
  • the construction can be done on it by turning it, so that the built parts or sections of floor, wall and roof already built can be rotated and / or slid so that it continues to be built next to these sections using the same procedure.
  • the length of the walls, floors and ceilings can vary according to the needs of the user.
  • the union between the different walls can be carried out, manually or automatically, through the use of welding, adhesives, screws, or rivets. In such a way that the union is not limited to a particular form.
  • the union between walls and ceilings is carried out by means of the interconnection between a male type connector (10) and a female type (4).
  • the robotic arms that make up the system of the present invention have basic characteristics.
  • the robotic arm has six degrees of freedom, but they can have an additional degree of freedom, that is, seven, because they are placed on a rail, this means they have the ability to move forward / backward, up / down , left / right (translation in three perpendicular axes), combined with rotation on three perpendicular axes (yaw, pitch, bend), and transfer.
  • the robotic arm has an upper robotic end (14), which is connected to a lower end (16) by means of a joint (15); on the other hand, contrary to the joint with said articulation, the upper end is joined to a welding device (19) which has the function of welding the ends of the interconnecting beams (7, 7 ', 7 "). part, the lower end of the robotic arm is attached to a base (18) through a lower joint (17) .Vitally important is that said robotic arm comprises a system of proximity sensors (20) which is complementary to the Proximity sensor system (5) present in the sliding and turning platform This welding device has the classic devices for welding, among them the welding tips (21).
  • the robotic loading and assembly arm has six degrees of freedom, ie it has the ability to move towards front / back, up / down, left / right (translation in three perpendicular axes), combined with rotation on three perpendicular axes (yaw, pitch, roll).
  • it has an upper robotic end (22), which is connected to a lower end (24) by means of a joint (23); for its part contrary to the joint with said articulation the upper end is attached to a loading and assembly device (27) which has the function of moving and assembling the ends of the interconnecting beams (7).
  • the lower end of the robotic arm is attached to a base (26) through a lower link (25).
  • said robotic arm comprises a system of proximity sensors which is complementary to the system of proximity sensors (5) present in the platform (8) of sliding and turning.
  • the loading and assembly device has a loading and assembly clip (28) which operates through a motor (29) and a grip joint (30) that allows total control of movement.
  • the system that allows the assembly between walls and floors, and walls and ceilings is based on a tongue and groove connection system.
  • the components of this system are the female type connectors (4) and the male type connectors (10).
  • each one of said connectors is shown.
  • A the male type connector (10) is shown, in B the female type connector (4), and in C the assembly of the same.
  • the male connector comprises a hollow quadrangular prism body (31) which has at least two of its adjacent faces each assembly structures (32,) in the form of fins, tongues or rectangular nails that have at their end lower a hole or perforation (33).
  • the female connector (4) also comprises a quadrangular prism shaped body (34) which has at least two of its adjacent faces each assembly structures (35) which will be housed within the cavities (33) to strengthen the assembly. Below each assembly structure (35) there are two elongations or bumpers of quadrangular prism shape (36) that have the function of serving as a stop of the stringers and of the fins, tongues or nails once formed in the tongue and groove assembly. .
  • the platform (8) of sliding and / or turning of the system comprises a platform of rectangular or square shape, depending on the needs of the user, which takes the function of turning, sliding or elevating, according to the needs
  • the platform can consist of a mechanical band, or any other device that allows the sliding.
  • the platform can consist of a system of rollers (8 ') which can rotate on themselves according to a pre-established programming thanks to a system of motors interconnected to said rollers. Said rollers can be on a second platform.
  • the platform has two series of sensors, the proximity sensors (5), and the weight sensors (6). Said sensors are arranged in such a way as to allow automated control of the proximity with the robotic arms.
  • the platform (8) allows to move the construction once a section of it is finished needs to be rotated to continue building the rest.
  • the turning system is carried out by a base comprising in turn two self-assembled structures placed one on top of the other.
  • a base comprising in turn two self-assembled structures placed one on top of the other.
  • Figure 7 shows that said structure (9) comprises two cylindrical structures placed one on top of the other (9a and 9b) that through a motor allows the circular movement of the upper structure. Since said base is interconnected to the platform, the turn will bring as a consequence the circular movement of the platform as a whole.
  • the base contains a series of pneumatic scissors that, thanks to the programming thereof, can be carried out at any angle of elevation. Each scissor is arranged in a programmed way in the internal part of the base.
  • the automated robotic construction system can be installed on a mobile platform that allows it to be moved anywhere. In the same way, the construction materials are arranged on a platform where they are arranged to be taken from their predetermined position.

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema y un método automatizados de construcción de paredes, pisos y techos. El sistema comprende al menos un brazo robótico programable; al menos una herramienta acoplable al brazo robótico, en donde la herramienta se selecciona de una herramienta o dispositivo de soldado, de una herramienta o dispositivo de sujeción y carga, de una herramienta o sistema de sellado y/o pegado, y/o de combinaciones de éstas; y una pluralidad de materiales de construcción dispuestos en una posición predeterminada para que el brazo robótico identifique su disposición y pueda cogerlos; en donde los materiales de construcción se seleccionan de largueros de interconexión para piso, muro o techo y de elementos para piso, muro o techo, los cuales pueden ser sujetados por dicha al menos una herramienta y transportados e instalados por dicho al menos un brazo robótico.

Description

UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE CONSTRUCCIÓN ROBOTIZADO Y MÉTODO
DE CONSTRUCCIÓN
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo técnico de la construcción de inmuebles. Más particularmente, pertenece al campo técnico de construcción y ensamblaje de muros, pisos, techos y escaleras, mediante sistemas automatizados utilizando brazos robóticos. Estado de la técnica
La construcción de viviendas, oficinas, y otras estructuras tiene una herencia antigua. Sin embargo, existen múltiples dificultades y problemas, entre ellos la numerosa mano de obra requerida que resulta ser muy costosa. Debido a ello, los resultados del esfuerzo en la construcción suelen ser inconsistentes ya que la apariencia y calidad de una estructura puede variar de otra construida con el mismo diseño. Esto último puede ser causado por las diferencias en las habilidades, esfuerzo, supervisión y técnicas empleadas por los que trabajan en las estructuras.
La construcción también puede causar desperdicio de material; por ejemplo, cuando se utiliza madera normalmente se deben cortar las longitudes estándar para cumplir con los requisitos de diseño, lo que resulta en desechos de madera.
De igual manera, la construcción mediante mano de obra también puede requerir mucho tiempo, desde meses hasta años para completarse. Asimismo, la construcción es una profesión peligrosa debido a accidentes graves y mortales.
La construcción convencional de inmuebles comprende típicamente tres sistemas y métodos primarios: 1) construcción de postes de madera, 2) construcción de bloques de hormigón, y 3) construcción de paneles de hormigón. El sistema de construcción de vigas de madera requiere de carpinteros expertos para ensamblar las piezas y cortar la madera de acuerdo con dibujos estructurales que requieren una interpretación experta. La construcción de bloques de hormigón, en la que el perímetro de una unidad de alojamiento está formado por bloques de hormigón dispuestos o bloques de hormigón de una manera estructuralmente sólida, es lenta para poner en su lugar y requiere un gran número de albañiles expertos para llevarla a cabo eficazmente. La construcción de paneles de hormigón, en la que los paneles prefabricados se ponen en su lugar contra o en conjunción con un sistema de encuadre, requiere equipo pesado para levantar y colocar los paneles de hormigón, así como una fuerza de trabajo calificada para construir la estructura que proporciona la plantilla de encuadre para los paneles.
En consecuencia, el desarrollo de mejores sistemas de construcción para viviendas de bajo costo, eficientes y de fácil realización ha sido frenado por la necesidad de mano de obra calificada para montar los componentes necesarios para la unidad de vivienda. En muchos lugares, la mano de obra calificada es escasa y/o prohibitivamente costosa, lo que ha limitado la capacidad de construir unidades de vivienda de bajo costo en masa, particularmente en los países subdesarrollados. Otros problemas con la tecnología actual de construcción de edificios incluyen la necesidad de construir unidades de vivienda a bajo costo y rápidamente, la capacidad de construir unidades de alojamiento que tengan una construcción elástica que no requiera un gran mantenimiento, sean estructuralmente fuertes y proporcionen el aislamiento deseado los elementos. Así, en muchos países, las aspiraciones de modernizar las unidades de vivienda han disminuido lentamente. Además, los métodos de construcción actuales se basan típicamente en bastidores de espárrago de acero que tienen pulverización de aislamiento o colocados en el lado interior de la pared de espárrago. Tal disposición no es tan eficiente como sea posible porque el calor puede ser conducido desde las superficies de la pared directamente a los elementos del bastidor, evitando el aislamiento circundante. Proporcionar un aislamiento externo, es decir aislamiento colocado en el exterior de la estructura de espárrago puede ser útil, pero hasta la fecha no ha habido un medio fiable para aplicar dicho aislamiento. Además, el aislamiento colocado sólo externamente no proporcionará suficiente protección contra el calor y el frío y, por lo tanto, habrá que proporcionar un aislamiento por rociado o en rollo en la pared interior. Por lo tanto, la construcción puede hacerse costosa, engorrosa y laboriosa.
En este sentido, se han descrito nuevas formas de construcción de inmuebles. Por ejemplo, la patente US7641 61B2 describe un sistema robótico para la construcción automatizada de inmuebles tales como oficinas y casa habitación. Dicho sistema consiste de un robot de pórtico móvil que incluye un haz de cabecera que se extiende entre, y soportado por, al menos dos miembros laterales montados de manera deslizable sobre un par de carriles; un conjunto de boquilla acoplado de forma móvil a la viga superior del robot de pórtico y configurado para extrudir material a través de una salida; y un controlador de posición configurado para controlar la posición y el movimiento del robot de pórtico y el conjunto de boquilla; en donde el sistema robótico está configurado para descansar sobre una superficie y en el que el controlador de posición comprende un sensor de posición configurado para detectar la posición del conjunto de boquilla con respecto a múltiples ubicaciones en la superficie y un actuador configurado para mover de forma controlable el conjunto de boquilla a un posición deseada, en respuesta a una salida del sensor de posición.
Por otro lado, la patente US9151046B1 describe un sistema para la construcción automatizada de edificios. Dicho sistema consiste de una base que comprende un corredor superior, un corredor inferior, dicho corredor superior y dicho corredor inferior soportados e interconectados por uno o más corredores transversales; una sección de pared que comprende un bastidor, un tablero de pared y una capa de hormigón en el que dicho tablero de pared está unido a un lado exterior de dicho bastidor, proporcionando dicho tablero de pared aislamiento exterior e interior para dicho sistema, en el que dicha capa de hormigón está provista en dicha parte externa de dicho tablero de pared en el que dicha forma de base soportada por un pie de fundación; en el que dicho canal superior de dicha forma de base está configurado para recibir y soportar un miembro de marco exterior inferior de dicho bastidor de dicha sección de pared; y en el que dicha forma de base comprende al menos una porción de una estructura de soporte que soporta dicha sección de pared.
Sin embargo, existe una constante necesidad de sistemas que no involucren demasiado equipo para la construcción, y que sean rentables para las compañías de construcción. En este sentido, la presente invención proporciona un sistema automatizado para la construcción y ensamblaje de muros, paredes, techos y escaleras. Dicho sistema comprende básicamente de al menos un brazo robótico y una mesa de trabajo automatizada sobre la cual se lleva a cabo el ensamblaje y soldado de estructuras tipo piso, muros, techos y escaleras, así como el ensamblaje de los mismos para conformar una estructura tipo habitación. Así como otros elementos que serán evidentes a partir de la presente descripción. Breve descripción de las figuras
La figura 1 es una vista isométrica de dos sistemas de construcción descritos en el estado de la técnica. En (A) se muestra el sistema descrito en el documento de patente US7641461B2, y (B) el sistema descrito en el documento de patente US9151046B1.
La figura 2 es una vista isométrica del sistema de construcción automatizado robotizado de la presente invención. La figura 3 es una vista isométrica de un cuarto construido con el sistema de la presente invención.
La figura 4 es una vista isométrica de un brazo robótico que muestra un tipo de herramienta.
La figura 5 es una vista isométrica de un brazo robótico que muestra otro tipo de herramienta, una de sujeción, mostrando detalles en su posición lista y una posición sujetando un elemento constructivo La figura 6 es una vista isométrica del sistema de ensamble entre muros y piso, mostrando a detalle sus partes y como se ensamblan.
La figura 7 es una vista isométrica del sistema de deslizamiento, giro y levantamiento. DESCRIPCIÓN DETALLADA
La presente invención comprende en un sistema automatizado de construcción robotizado que comprende: al menos un brazo robótico programable (1 , 2), de al menos tres grados de libertad, siendo preferentemente de seis grados de libertad; al menos una herramienta (28) intercambiable o no intercambiable (fija), acoplada ai brazo robótico programable, de manera que el brazo robótico es capaz de intercambiar o no la herramienta por sí mismo de acuerdo a su programación; una pluralidad de materiales o elementos de construcción dispuestos al alcance del brazo robótico para que éste identifique su disposición y pueda tomarlos; en donde dichos materiales o elementos de construcción están en una posición predeterminada y comprenden: largueros de interconexión (7, 7', 7") y/o, paneles de piso prefabricado (3) y/o, paneles de techo prefabricado (12) y/o, paneles de muros prefabricados (11) y/o, puertas y/o, ventanas y/o paneles de pared con puertas o ventanas o combinaciones de las mismas y/o, recubrimientos de pisos y/o, muebles de baño, y/o escaleras prefabricadas, los cuales pueden ser sujetados por al menos una herramienta (28) y transportados por el brazo robótico ; y en donde la al menos una herramienta se selecciona de entre un dispositivo de soldado, un dispositivo de sujeción y carga, una boquilla de sellado y/o pegado, y/o combinaciones de éstas.
El sistema automatizado de construcción robotizado puede incluir una plataforma de deslizamiento y/o giro (8) sobre la que se llevará a cabo la construcción, una base de giro y elevación (9) acoplada a la parte inferior central de la plataforma (8), unos sensores de proximidad (5) dispuestos preferentemente en las esquinas de la plataforma de deslizamiento y/o giro (8) y en el brazo robótico, unos sensores de peso y/o posición (6) dispuestos en la parte inferior de la plataforma de deslizamiento y/o giro (8), en donde la base de giro y elevación (9), como se puede ver mejor en la figura 7, está conformada por una estructura inferior (9a) para apoyarse en el suelo, una estructura superior (9b) acoplada a la plataforma (8), y un sistema de elevación (38) preferentemente hidráulico o neumático, dispuesto entre la estructura inferior (9a) y la estructura superior (9b) para levantar y/o bajar y/o nivelar y/o girar la plataforma (8). En este sentido, la plataforma está adaptada para elevarse en sentido vertical, por medio de una base (9) que incluye un sistema de movimiento (38), y girar en sentido horizontal.
El sistema comprende elementos de referencia o gula o alineación (no ilustrados) dispuestos en la zona donde se desea construir, los cuales permiten que el brazo robótico tome los elementos constructivos desde su posición predeterminada, los alinee y coloque en posición correcta a dichos elementos constructivos en la posición de construcción. En una modalidad del sistema, la plataforma (8) está configurada para permitir que los elementos constructivos puedan ser colocados por el brazo robótico (1 , 2) en posiciones predeterminadas de la plataforma, permitiendo así su adecuada colocación y ensamble, de esta manera la plataforma (8) se provee, de manera adicional, con elementos de referencia, guía o alineadores (no ilustrados) para colocar los elementos constructivos en ella. De manera adicional, la plataforma (8) permite que la construcción al realizarse directamente sobre la plataforma (8), pueda ser girada, deslizada o rotada por medio de la plataforma (8) para que la construcción pueda ser realizada de las dimensiones deseadas de ancho y largo, y después colocada en su posición final, una vez terminada, con la ayuda de una grúa.
Las herramientas intercambiables que utiliza el sistema automatizado de construcción robotizado pueden ser una herramienta de soldado, una herramienta de sujeción y carga, y/o una herramienta de dispensado de sellador o combinaciones de éstas; la herramienta (28) puede ser: una herramienta de sujeción y carga, y en este caso estar configurada para sujetar perfiles estructurales (tubos huecos o sólidos, cuadrados, rectangulares, poligonales, o redondos, vigas, canales "C", canales "U", canales "Z", perfiles PTR, IPR, HSS, metálicos, de plástico, de madera, de fibra de carbono, de aluminio, etc.) y puede sujetar una o varias piezas a la vez y la herramienta (28) puede ser electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica, neumática, de vacío, o una combinación de éstas, asimismo esta herramienta (28) puede ser manual, semiautomática, o automática, y puede sujetar, ya sean paneles prefabricados para muros, tipo tablaroca, durok, panel w, panel de yeso laminado, EPS, panel de concreto aligerado, sándwich panel, alucobond, paneles de aluminio compuesto, muros prefabricados, puertas de acceso, ventanas, rejas, sanitarios, inodoros, muebles de baño, escaleras prefabricadas, así como también piezas de recubrimiento de pisos de los siguientes tipos: azulejos, pisos cerámicos, porcelanatos, talaveras, alfombras, mármoles, vinílicos, piedras, madera, metal, concreto, vidrio, plástico, hule, asfalto, adoquín, adocreto, canteras, resinas plásticas, etc. ; una herramienta dispensadora de adhesivo y/o sellador para aplicar agentes de adhesión, como adhesivos químicos tipo epóxicos, acrílatos, metacrilatos, uretanos, poliuretanos, acrílicos, silanos, poliamidas, resinas fenólicas, cianoacrílatos, silicones, anaeróbicos, termoplásticos, elastómeros, termoestables, de goma, poliésteres, hotmelts, plastisoles, poliacrilatos, cementos, pastas, pega-azulejos; una herramienta con dispositivo de soldado que puede ser del tipo MIG, MIG-MAG, TIG, AC-TIG, MMA, MIG- AG bi-pulso, FCAW, por gas, por arco, láser, fricción, ultrasonido, autógena, electrodo, por resistencia, sumergida, arco de núcleo fundente, stud-welding, punteo, de pernos, por hidrógeno, por carbón, por plasma, o cualquier otra. La herramienta de sujeción y carga puede contar con medios que cooperan con medios dispuestos en los elementos constructivos, para lograr una sujeción adecuada, en donde los medios dispuestos en los elementos constructivos se seleccionaran o adecuaran dependiendo del tipo de elemento constructivo, en una modalidad puede emplearse medios magnéticos o electromagnéticos o ventosas.
Así mismo, el sistema de construcción en otra de sus modalidades puede incluir un track lineal o eje lineal, no ilustrado, sobre el que se monta deslizablemente el al menos un brazo robótico (1, 2), de manera que funciona como eje de desplazamiento adicional de los brazos robóticos, dándole un grado de libertad adicional a los brazos robóticos que en él se instalen.
La pluralidad de materiales de construcción comprenden unos largueros de interconexión (7) con conectares tipo hembra (4), unos largueros de interconexión de pisos o muros (7', 7") con conectares tipo macho (10) para ensamblarse con los largueros de interconexión con conectares tipo hembra (4), pisos prefabricados (3), techos prefabricados (12), muros prefabricados (11) con ventana (13), muros prefabricados sin ventana o puerta y/o muros prefabricados con puerta (13').
Cada elemento constructivo cuenta con elementos de referencia, guía o alineación (no ilustrados) complementarios para que se pueda hacer la correcta instalación con los elementos de referencia, guía o alineación que se tienen sobre la superficie de trabajo o sobre la plataforma (8) y los cuales el brazo robótico los utiliza para una correcta instalación. Como se puede ver mejor en la figura 6, los conectares tipo hembra (4)de los largueros de interconexión (7), mostrados en B, comprenden un cuerpo alargado (34) hueco (37) o zócalo, preferentemente cónico, con unas protuberancias de ensamble (35) exteriores, preferentemente en forma de cuña y unas elongaciones de tope o protuberancias (36) exteriores, dispuestas por debajo y alejadas de las protuberancias de ensamble (35). Los conectares tipo macho (10) de los largueros interconexión de pisos o muros (7, 7'), mostrados en A, comprenden un cuerpo alargado (31) para ajustarse en el cuerpo hembra y una estructura de ensamble (32) con oquedades de ensamble (33) para recibir y aprisionar a las protuberancias de ensamble (35) del conectar tipo hembra, de modo que el conectar tipo macho (10) se ensambla con el conectar tipo hembra (4), obteniendo un interconectado y fijación entre macho y hembra Como se puede ver mejor en C, la estructura de ensamble (32) comprende lengüetas o aletas o uñas, que pueden ser elásticas o semi rígidas, que abrazaran al cuerpo (34) del conector hembra (4) permitiendo que las protuberancias de ensamble (35) sean atrapadas por las oquedades de ensamble (33) del conector macho (10), cuando se realiza el machihembrado, siendo que los topes 36 permiten el asentamiento del larguero, evitando su desplazamiento indeseado.
El al menos un brazo robótico incluye una articulación superior (15, 23) que acopla articuladamente un extremo robótico superior (14, 22) con un extremo robótico inferior (16, 24), una articulación inferior (17, 25) que acopla articuladamente una base (18, 26) con el extremo robótico inferior (16, 24), en donde la al menos una herramienta (19, 28) está dispuesta de manera desmontable en un extremo de una articulación del extremo o de muñeca superior del brazo. Un sistema de sensores de proximidad (20) dispuestos en el al menos un brazo robótico, permiten al brazo robótico (1 , 2) determinar la posición de los elementos de construcción y acercarse a la posición predeterminada de los mismos para tomarlos y llevarlos al lugar de construcción y a su vez colocarlos en la posición de construcción deseada,
El brazo robótico al tomar un elemento constructivo realizara una verificación u operación de alineación para que el elemento constructivo pueda ser colocado en la posición deseada y correcta de construcción. En una modalidad se puede utilizar un alineador en donde el brazo robótico llevará al elemento constructivo para ponerlo en una posición preestablecida para posterior traslado y colocación en la obra. De manera alternativa, el sistema automatizado de construcción robotizado de la presente invención preferentemente utiliza dos brazos robóticos (1 , 2) trabajando coordinadamente mediante la programación.
MEJOR MÉTODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
Un método de construcción automatizado y robotizado, que utiliza el sistema de construcción de la presente invención comprende los siguientes pasos: a.-EI al menos un brazo robótico (1, 2) programable identifica la al menos una herramienta (28) que va a necesitar de acuerdo a su programación, se la coloca automáticamente al tomaría de una posición predeterminada, toma un larguero (7) de interconexión para piso con conectores hembra (4) y lo coloca sobre la superficie de construcción o en la plataforma de deslizamiento y/o giro (8). b.- El al menos un brazo robótico (1, 2) procede a tomar y trasladar los siguientes largueros de conexión para piso necesarios con conectores hembra (4) a la superficie de construcción o plataforma para conformar un marco inferior. c. -EI mismo brazo robótico (1. 2) procede a cargar, trasladar y colocar sobre el marco un panel de piso prefabricado (3), si para esta operación requiere un cambio de herramienta lo realiza automáticamente previamente. d. -Ya colocados el marco de piso y el piso, el brazo robótico cambia de herramienta (28) por una herramienta de fijación, por ejemplo, una herramienta soldadora (19) y procede a soldar las uniones entre los largueros, uniendo o fijando el marco de piso. e. -EI al menos un brazo robótico se coloca la herramienta de sujeción, si se necesita, y carga y traslada largueros de interconexión (7', 7") para pared o muro con conectores macho (10) para formar las paredes, acoplándose los conectores macho (10) con los conectores hembra (4) del marco inferior o de piso. f. -EI al menos un brazo robótico de carga traslada paneles de muro prefabricado (11), sea este con ventana (13), con puerta (13'), o sin ellas, disponiéndolas entre los largueros de interconexión (7) con conectores macho (10), si para esta operación requiere un cambio de herramienta lo realiza automáticamente. g. -EI al menos un brazo robótico cambia y se coloca la herramienta predeterminada e iniciará a unir o fijar los largueros de interconexión con conectores macho de conformidad con una programación establecida mediante los sensores de proximidad y ubicación, preferentemente esta unión se hace con soldadura, pero puede hacerse mediante adhesivos y/o tornillos y/o remaches y/o clavos y/o engrapado y/o engargolado, de acuerdo al elemento constructivo o diseño constructivo. h. -Esta acción continuará hasta conformar un cuarto o espacio con pisos y muros o una sección de los mismos. i.- El al menos un brazo robótico traslada piezas de recubrimientos de piso, ya sea una a la vez, o varias a la vez, les aplica un agente adherente mediante la herramienta de dispensado y las posiciona en los paneles de piso prefabricado. j.-EI al menos un brazo robótico traslada largueros de interconexión para techo con conectares hembra (4) acoplándolos con el extremo superior de los largueros de interconexión de paredes con conectares macho (10) formando un marco superior o de techo, si para esta operación requiere un cambio de herramienta lo realiza automáticamente. k.-EI al menos un brazo robótico sujeta y traslada paneles de techo (12) prefabricado y los coloca en el marco de techo o superior, si para esta operación requiere un cambio de herramienta lo realiza automáticamente.
I.- Ya colocados el marco superior y el techo, el brazo robótico procede a unir o fijar los largueros de interconexión; preferentemente esta unión se hace con soldadura de cualquier tipo, pero puede hacerse mediante el uso de adhesivos, tornillos, remaches, clavos, grapas, engargolado, o una combinación de éstos. m.- El al menos un brazo robótico sujeta tramos de escaleras prefabricadas y los coloca en la estructura que se está construyendo, en posiciones preestablecidas, y con la ayuda de elementos de guía, hasta conformar un bloque de escalera completo, unido al marco hecho con los largueros previamente, si para esta operación requiere un cambio de herramienta, lo realiza automáticamente.
Si es necesario, también, se procede a colocar los muebles de baño o los muebles, aditamentos o elementos constructivos que sean necesarios de acuerdo al proyecto, con la ayuda del brazo robótico. n.- Una vez armados los pisos, muros y techos, el al menos un brazo robótico procede a sellar las uniones entre estos elementos utilizando la herramienta de dispensado de selladores, si para esta operación requiere un cambio de herramienta lo realiza automáticamente. o.-Cuando el inmueble está armado, se usa al menos una grúa o montacargas, para poner el inmueble construido en su ubicación final. p.- Las anteriores secuencias de ensamble, pueden realizarse preferentemente con al menos un brazo robótico, pero también pueden realizarse con dos o más brazos robóticos.
El brazo robótico (1 , 2) cada vez que toma un elemento constructivo desde su posición predeterminada verifica o realiza una acción de alineación del elemento constructivo, para posteriormente llevarlo a su posición de instalación.
La plataforma (8) permite que el o los brazos robóticos construyan secciones del habitáculo, al permitir desplazar o girar la parte que se ha construido previamente para ir ensamblando más elementos constructivos hasta llegar a la construcción final.
Toda vez que los elementos constructivos están dispuestos en una posición preestablecida no es necesario contar con elementos muy complejos de identificación de los elementos constructivos, sin embargo se podrían utilizar además de los sensores de proximidad, programa de reconocimiento gráfico, o alguno otro.
Como puede apreciarse, la presente invención proporciona un sistema de construcción y ensamblado de inmuebles con pisos, muros, y techos, el cual a su vez permite colocar diferentes elementos tales como muebles de baño y escaleras, asi como recubrimientos a los pisos.
Es necesario destacar que dicho sistema está diseñado para construir y ensamblar pisos, muros, techos y escaleras de cualquier tamaño. Debe entenderse que los materiales y tamaños de los diferentes componentes no deben ser limitativos de la invención; es decir, el tamaño de los brazos robóticos, así como de la plataforma no será limitativo de la invención. Asimismo, los sensores de proximidad, ubicación y peso pueden ser de cualquier tipo de marca y diseño, siempre y cuando cumplan con las funciones mínimas del sistema. De igual manera, el sistema de soldadura, atornillado, engrapado, engargolado, clavado, o remachado del brazo robótico podrá variar en tipo y material, de acuerdo a las necesidades del usuario; por ende, cada brazo robótico podrá variar con base en las mismas necesidades. Dicho sistema lleva la construcción y ensamblado, ya sea de pisos, muros o techos, según sea el caso. El brazo robótico de carga y ensamblaje (2) toma y un larguero de interconexión (7) y lo coloca sobre la plataforma de deslizamiento y giro. Una vez allí, procede a trasladar los siguientes largueros de interconexión (7) de piso a la plataforma (6) o a la zona de construcción para conformar un marco inferior de piso, sirviéndose para ello de los sensores de proximidad (5 ) ubicados tanto en la zona de construcción o en su caso la plataforma (8), como en el brazo robótico de carga y ensamblaje (2). Posteriormente, el mismo brazo robótico procede a cargar, trasladar y colocar sobre el marco al menos un panel de piso prefabricado (3).
Ya colocados el marco inferior y el piso, por ejemplo, un brazo robótico soldador (1) procede a soldar las uniones entre los largueros de interconexión o fijarlas por algún otro medio adecuado. De igual manera que el brazo robótico (2) de carga y ensamble, este brazo robótico soldador lleva a cabo su función gracias a que está programado para el reconocimiento de los largueros de interconexión por medio de los sensores de proximidad. Cabe notar que los largueros de interconexión de piso (7) traen consigo y ubicados en diversas partes una serie de conectores tipo hembras (4). Una vez que se realiza el ensamblado del piso, el sistema está programado para que el brazo robótico de carga (2) traslade de nueva cuenta largueros de interconexión de muro o pared (7' o 7") para ubicarlos ahora como largueros para muros, formando un marco para muro. En este sentido, la plataforma (8) está adaptada para elevarse en sentido vertical, por medio de una base (9, ) que incluye una serie de tijeras neumáticas (38,), y girar en sentido horizontal (como lo ilustran las flechas de la figura 7). Así, el brazo robótico de carga y ensamble (2) procederá a colocar largueros de interconexión (7' o 7"). Una vez que se ensambla cada marco de muro con su respectivo muro prefabricado, sea este con ventana (13), con puerta (13"), o sin ellas ( 11), el brazo robótico soldador (1) iniciará a soldar los largueros de interconexión de conformidad con una programación establecida mediante los sensores de proximidad (5 ) y peso (6). Cabe notar que el larguero de interconexión inferior (7") del muro comprende ubicados en diversas partes del mismo una serie de conectores tipo macho (10, ). Estas conexiones se insertarán en su contraparte (conexiones tipo hembra (4)) ubicada en los largueros (7) de interconexión del piso. Una vez que termina la construcción y ensamblaje del primer muro, el brazo robótico procederá a ensamblar el segundo muro y el brazo robótico llevará a cabo la fijación del mismo, por ejemplo por soldadura. Esta acción continuará hasta conformar un cuarto o habitación con techo. Con la ayuda de la plataforma (8), la construcción puede hacerse en la misma al ir girándola, para que las partes construidas o secciones de piso, muro y techo ya construidas pueden girarse y/o deslizarse para que se sigua construyendo al lado de estas secciones utilizando el mismo procedimiento.
Cabe destacar que la longitud de los muros, pisos y techos puede variar de acuerdo a las necesidades del usuario. Asimismo, la unión entre los diferentes muros se puede llevar a cabo, manual o automáticamente, mediante el uso de soldadura, adhesivos, tomillos, o remaches. De tal forma que la unión no está limitada a una forma en especial. De igual manera que la unión entre muros y pisos, la unión entre muros y techos se lleva a cabo por medio de la interconexión entre un conector tipo macho (10) y un tipo hembra (4).
Los brazos robóticos que conforman el sistema de la presente invención tienen características básicas. Por ejemplo, el brazo robótico tiene seis grados de libertad, pero pueden tener un grado de libertad adicional, es decir siete, gracias a que son colocados sobre un riel, esto significa que tienen la capacidad de moverse hacia delante/atrás, arriba/abajo, izquierda/derecha (traslación en tres ejes perpendiculares), combinados con la rotación sobre tres ejes perpendiculares (guiñada, cabeceo, alabeo), y de traslado. En una modalidad posee un extremo robótico superior (14), el cual está conectado a un extremo inferior (16) por medio de una articulación (15); por su parte contraria a la unión con dicha articulación el extremo superior se encuentra unido a un dispositivo de soldado (19) el cual tiene la función de soldar los extremos de los largueros de interconexión (7, 7', 7"). Por su parte, el extremo inferior del brazo robótico se encuentra unido a una base (18) a través de una articulación inferior (17). De vital importancia es que dicho brazo robótico comprende un sistema de sensores de proximidad (20) el cual es complementario al sistema de sensores de proximidad (5) presente en la plataforma de deslizamiento y giro. Este dispositivo de soldado posee los dispositivos clásicos para efectuar la soldadura, entre ellos las puntas de soldado (21).
De igual forma, en una modalidad preferida, el brazo robótico de carga y ensamble tiene seis grados de libertad, es decir tiene la capacidad de moverse hacia delante/atrás, arriba/abajo, izquierda/derecha (traslación en tres ejes perpendiculares), combinados con la rotación sobre tres ejes perpendiculares (guiñada, cabeceo, alabeo). Como se puede ver en la figura 5, posee un extremo robótico superior (22), el cual está conectado a un extremo inferior (24) por medio de una articulación (23); por su parte contraria a la unión con dicha articulación el extremo superior se encuentra unido a un dispositivo de carga y ensamble (27) el cual tiene la función de trasladar y ensamblar los extremos de los largueros de interconexión (7). Por su parte, el extremo inferior del brazo robótico se encuentra unido a una base (26) a través de una articulación inferior (25). De vital importancia es que dicho brazo robótico comprende un sistema de sensores de proximidad el cual es complementario al sistema de sensores de proximidad (5) presente en la plataforma (8) de deslizamiento y giro. El dispositivo de carga y ensamble posee una pinza de carga y ensamble (28) la cual funciona a través de un motor (29) y una articulación de agarre (30) que le permite el control total de movimiento.
Por otro lado, el sistema que permite el ensamble entre muros y pisos, y muros y techos, está basado en un sistema de conexión machihembrado. Los componentes de dicho sistema son los conectores tipo hembra (4) y los conectores tipo macho (10). En la figura 6 se muestra cada uno de dichos conectores. En A se muestra el conector tipo macho (10), en B el conector tipo hembra (4), y en C el ensamblado de los mismos. El conector tipo macho comprende de un cuerpo de forma de prisma cuadrangular hueco (31) el cual posee en al menos dos de sus caras adyacentes sendas estructuras de ensamble (32,) en forma de aletas, lengüetas o uñas rectangular que poseen en su extremo inferior una oquedad o perforación (33). Por su parte, el conector tipo hembra (4) también comprende de un cuerpo de forma de prisma cuadrangular (34) el cual posee en al menos dos de sus caras adyacentes sendas estructuras de ensamble (35) las cuales se alojarán dentro de las oquedades (33) para fortalecer el ensamble. Por debajo de cada estructura de ensamble (35) se encuentran dos elongaciones o topes de forma de prisma cuadrangular (36) que tienen la función de servir como tope de los largueros y de las aletas, lengüetas o uñas una vez formado en el ensamble machihembrado.
Finalmente, la plataforma (8) de deslizamiento y/o giro del sistema comprende de una plataforma de forma rectangular o cuadrada, dependiendo de las necesidades del usuario, la cual lleva la función de girar, deslizar o elevarse, de acuerdo a las necesidades. La plataforma puede consistir de una banda mecánica, o cualquier otro dispositivo que permita el deslizamiento. A manera de ejemplo, la plataforma puede consistir de un sistema de rodillos (8') los cuales pueden girar sobre si mismos de acuerdo a una programación preestablecida gracias a un sistema de motores interconectados a dichos rodillos. Dichos rodillos pueden estar sobre una segunda plataforma. La plataforma tiene dos series de sensores, los sensores de proximidad (5), y los sensores de peso (6). Dichos sensores están dispuestos de forma tal que permiten el control automatizado de la proximidad con los brazos robóticos. Como se ha mencionado la plataforma (8) permite mover la construcción una vez que una sección de la misma está terminada necesita girarse para seguir construyendo el resto.
El sistema de giro es llevado a cabo por una base que comprende a su vez en dos estructuras auto-ensambladas colocadas una encima de la otra. A manera de ejemplo, la figura 7 muestra que dicha estructura (9) comprende de dos estructuras cilindricas colocadas una encima de la otra (9a y 9b) que a través de un motor permite el movimiento circular de la estructura superior. Ya que dicha base esta interconectada a la plataforma, el giro traerá como consecuencia el movimiento circular de la plataforma en su conjunto. Para llevar a cabo la acción del levantamiento de la plataforma, la base contiene una serie de tijeras neumáticas que gracias a la programación de las mismas se puede llevar a cabo su acción en cualquier ángulo de levantamiento. Cada tijera está dispuesta de forma programada en la parte interna de la base. El sistema automatizado de construcción robotizado puede estar instalado en una plataforma móvil que permite su desplazamiento a cualquier lugar. De igual forma, los materiales de construcción son dispuestos en una plataforma en donde son dispuestos par a ser tomados desde su posición predeterminada.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un sistema automatizado de construcción robotizado que comprende:
al menos un brazo robótico programable;
ai menos una herramienta acoplable al brazo robótico programable;
una pluralidad de materiales de construcción dispuestos en una posición predeterminada para que el brazo robótico programable identifique su disposición y pueda tomarlos; en donde dichos materiales de construcción se selecciona de entre al menos largueros de interconexión para piso, muro o techo, elementos para piso, techo o muro, los cuales pueden ser sujetados por la al menos una herramienta y transportados e instalados por el al menos un brazo robótico; y
la al menos una herramienta se selecciona de entre una herramienta o dispositivo de soldado, una herramienta o dispositivo de sujeción y carga, una herramienta o sistema de sellado y/o pegado, y/o combinaciones de éstas.
2.- Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 , el cual comprende de manera adicional una plataforma de deslizamiento, elevación y/o giro sobre la que se lleva a cabo la construcción y/o ensamble, que comprende unos sensores de proximidad.
3. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 2, en donde la plataforma de deslizamiento, elevación o giro comprende además sensores de posición.
4. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 3, en donde la plataforma de deslizamiento, elevación o giro comprende una base de giro y elevación conformada por una estructura inferior, una estructura superior acoplada a la plataforma y un sistema de elevación.
5. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la al menos una herramienta acoplable al brazo robótico programable es una herramienta intercambiable por el propio brazo robótico de acuerdo a su programación, de manera que el brazo robótico programable es capaz de intercambiar y seleccionar la herramienta por sí mismo de acuerdo a la necesidad del diseño constructivo.
6. - Un sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la herramienta de sujeción y carga cuenta con medios que cooperan para que sea capaz de sujetar elementos constructivos que tienen medios complementarios a la herramienta de tal forma que es capaz de sujetar perfiles estructurales (tubos huecos o sólidos, cuadrados, rectangulares, poligonales, o redondos, vigas, canales "C, canales "U", canales "Z", perfiles PTR, IPR, HSS, metálicos, de plástico, de madera, de fibra de carbono, de aluminio, etc.) y puede sujetar una o varias piezas a la vez y puede ser electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica, neumática, de vacío, o una combinación de éstas, asimismo esta herramienta puede ser manual, semiautomática, o automática, y puede sujetar, ya sean paneles prefabricados para muros, pisos o techos, tipo tablaroca, durok, pánel W, panel de yeso laminado, panel EPS, panel de concreto aligerado, paneles de concreto aereado, paneles de concreto, ladrillos, tabiques, blocks de concreto, panel sandwich, alucobond, paneles de aluminio compuesto, muros prefabricados, puertas de acceso, ventanas, rejas, sanitarios, inodoros, muebles de baño, escaleras prefabricadas, así como también piezas de recubrimiento de pisos de los siguientes tipos: azulejos, pisos cerámicos, porcelanatos, talaveras, alfombras, mármoles, vinílicos, piedras, madera, metal, concreto, vidrio, plástico, hule, asfalto, adoquín, adocreto, canteras, resinas plásticas, etc.
7. - Un sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la herramienta de dispensadora de adhesivo y/o sellador es capaz de aplicar agentes de adhesión, como adhesivos químicos tipo epóxicos. acrilatos, metacrilatos, uretanos, poliuretanos, acrílicos, silanos, poliamidas, resinas fenólicas, cianoacrilatos, silicones, anaerobicos, termoplásticos, elastómeros, termoestables, de goma, poliésteres, hotmelts, plastisoles, poliacrílatos, cementos, pastas, pega- azulejos;
8. - Un sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la herramienta con dispositivo para realizar fijaciones permanentes, permite realizar soldado del tipo MIG, MIG-MAG, TIG, AC-TIG, MMA, MIG-MAG bi- pulso, FCAW, por gas, por arco, láser, fricción, ultrasonido, autógena, electrodo, por resistencia, sumergida, arco de núcleo fundente, stud-welding, punteo, de pernos, por hidrógeno, por carbón, por plasma, o cualquier otra, ó a través de atornillado, clavado, engrapado, remachado, o engargolado, o una combinación de éstas.
9.- Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde el sistema de construcción además incluye un track lineal o eje lineal, sobre el que se monta deslizablemente el al menos un brazo robótico, brindado un eje de movimiento adicional.
10.- Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde la al menos una herramienta está fija al brazo robótico.
11. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la pluralidad de materiales de construcción comprenden medios que cooperan con la al menos una herramienta y comprenden largueros de interconexión con conectares tipo hembra y largueros de interconexión con conectares tipo macho para ensamblarse con ios largueros de interconexión con conectares tipo hembra; elementos prefabricados para piso, muro o techo, escaleras, elementos de muros prefabricados con o sin al menos una ventana o al menos una puerta.
12. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 11 en donde los conectares tipo hembra de los largueros de interconexión comprenden un cuerpo alargado hueco con unas protuberancias de ensamble exteriores y unas elongaciones de tope o protuberancias exteriores dispuestas por debajo de las protuberancias de ensamble.
13. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 11 en donde los conectares tipo macho de los largueros de interconexión comprenden un cuerpo alargado y una estructura de ensamble con oquedades de ensamble para recibir y aprisionar a las protuberancias de ensamble del conectar tipo hembra.
14. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde el al menos un brazo robótico incluye una articulación superior que acopla articuladamente un extremo robótico superior con un extremo robótico inferior, una articulación inferior que acopla articuladamente una base con el extremo robótico inferior, en donde la al menos una herramienta está dispuesta de manera desmontable en el extremo de la articulación superior, y un sistema de sensores de proximidad dispuestos en el al menos un brazo robótico.
15. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 en donde preferentemente comprende dos brazos robóticos con seis grados de libertad cada uno.
6. - Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1, en donde este sistema está instalado en una plataforma móvil que permite su desplazamiento a cualquier lugar.
17.- Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 1 , en donde preferentemente se utilizan dos brazos robóticos, un track lineal sobre el cual se montan los dos brazos robóticos y una plataforma de deslizamiento.
18.- Sistema automatizado de construcción robotizado de acuerdo a la reivindicación 2 en donde la plataforma comprende una banda mecánica, o cualquier otro dispositivo que permita el deslizamiento, preferentemente la plataforma comprende un sistema de rodillos los cuales pueden girar sobre si mismos de acuerdo a una programación.
19.- Un método de construcción automatizado y robotizado, que utiliza el sistema de construcción de alguna de las reivindicaciones anteriores, y que comprende los siguientes pasos:
formar con la ayuda del al menos un brazo robótico al menos una sección de un marco piso con largueros de interconexión;
colocar con la ayuda del al menos un brazo robótico al menos un elemento de piso en la al menos una sección de marco de piso.
20.- Un método de construcción automatizado y robotizado de acuerdo con la reivindicación 19, que además comprende formar con la ayuda del al menos un brazo robótico al menos una sección de un marco de muro o pared con largueros de interconexión;
colocar con la ayuda del al menos un brazo robótico al menos un elemento de pared en la al menos una sección de un marco de muro o pared.
21.- Un método de construcción automatizado y robotizado de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende:
formar con la ayuda del al menos un brazo robótico al menos una sección de un marco de techo con largueros de interconexión;
colocar con la ayuda del al menos un brazo robótico al menos un elemento de techo en el al menos una sección de marco de techo.
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