[发明专利]一种大跨度多功能机器人化工程施工设备

说明书

技术领域

本发明属于土木工程施工机械设备技术领域，特别涉及一种大跨度多功能机器人化工程施工设备。

背景技术

在进行公路、铁路、桥梁和建筑等基础设施建设时需要对岩层进行切削成孔；需要对原有路面进行开挖、破碎和修复；需要对原有旧建筑进行拆除；还需要对建设过程中的残土沙石进行搬运。因此冲孔打桩、道路破碎、墙体破拆和物料搬运是上述基础设施建设时必不可少的施工环节。现有技术在完成上述四个工作环节时往往需要打桩机、挖掘机配置破碎锤、起吊机配置破坏球以及挖掘机配置抓斗共同协作完成。由于现有设备功能单一，为满足工程要求需要调度多种设备进场作业。另外在现有设备中：对岩土层进行切削成孔时时所采用的打桩机往往是通过桩架上的竖直导杆将桩锤吊起，然后利用桩锤自由下落的冲击力切削岩层成孔，由于桩锤只能沿着竖直导杆上下运动，因此冲孔点只能限于竖直导轨前端，这样的结构限制了打桩机的工作范围；进行道路破碎和残土搬运时所采用的设备往往由单一串联机械臂控制相应的末端执行器进行作业，同样无法满足大面积的施工作业。当施工面积很大时则需要大量施工设备或者需要不断地移动施工设备到指定地点。这些都大大增加了施工成本，降低了施工的效率，延长了施工的周期。对于一些复杂的施工环境(如有辐射地带)导致施工人员和设备无法进入时，现有的设备因为工作范围小的缺点则无法完成工作要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术的缺点，提供一种大跨度多功能机器人化工程施工设备，本发明可以实现大范围施工作业，无需工作人员进入施工区域、无需在施工区域内移动整个设备，可根据相应的工程要求配置实现多种功能，提高了工作效率、降低了成本，同时能够满足特殊工况下的工程要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大跨度多功能机器人化工程施工设备，其特征在于，该设备包括多个支撑立柱，与各个支撑立柱配套设置的钢丝绳驱动单元、钢丝绳导向装置及钢丝绳，控制器，以及末端执行器；其中，所述多个支撑立柱根据现场工况要求分布设置在施工区域四周，各个支撑立柱内部均设有液压缸用于实现支撑立柱沿其轴向的升降；所述钢丝绳驱动单元固定于支撑立柱一侧；所述钢丝绳导向装置设置在支撑立柱顶端；所述钢丝绳的一端与钢丝绳驱动单元相连，另一端穿过支撑立柱内部、到达钢丝绳导向装置后均与末端执行器相连；所述控制器用于将末端执行器的目标位置指令换算成液压缸的伸缩量和钢丝绳驱动单元的出绳量，以控制支撑立柱的伸缩和钢丝绳驱动单元的收放钢丝绳。

所述的末端执行器为落锤、路面破碎锤、梨型铁球或抓斗中的任一种；当末端执行器为路面破碎锤时，该设备还包括多个牵拉立柱以及与各个牵拉立柱配套设置的钢丝绳驱动单元、钢丝绳导向装置及钢丝绳；其中，根据现场工况在施工区域外呈圆周对称交错固定所述多个牵拉立柱与多个支撑立柱，牵拉立柱出绳点到施工区域的高度小于路面破碎锤的轴向长度，各个牵拉立柱内部均设有液压缸用于实现牵拉立柱沿竖直方向的升降，各个牵拉立柱上还设有位移传感器；所述钢丝绳驱动单元固定在牵拉立柱一侧；所述钢丝绳导向装置设置在牵拉立柱顶端；所述钢丝绳的一端与钢丝绳驱动单元相连，另一端穿过牵拉立柱内部、经钢丝绳导向装置后与末端执行器的顶端相连；所述与支撑立柱相连的钢丝绳与路面破碎锤中部相连。

与现有技术相比，本发明的特点及有益效果是：

(1)本发明提出的大跨度多功能机器人化工程施工设备由多根钢丝绳共同牵拉控制末端执行器的位置，具有工作空间大的特点，适合大范围施工作业，施工时无需移动整机只需移动末端执行器，大大提高了工作效率。由于通过控制器远程遥控钢丝绳驱动单元使钢丝绳共同牵拉末端执行器，使末端执行器能在大范围大跨度空间内工作。施工时工作人员在无需进入施工区的同时又能实时监控末端执行器的位姿，能够满足复杂施工环境下(如有辐射地带等)的特殊工作要求。

(2)通过采用落锤、道路破碎锤、梨形铁球和机械抓斗作为末端执行器可以分别实现冲孔打桩、道路破碎、墙体破拆和物料搬运的功能，可以完成多个施工环节，节约了成本。

(3)共同控制末端执行器的多根钢丝绳具有空间刚度大和承载能力强的优点，在实现大跨度冲孔打桩、道路破碎、墙体破拆和物料搬运时可靠性更高。

附图说明

图1是本发明一种大跨度多功能机器人化工程施工设备用于冲孔打桩作业的整体结构示意图。

图2是本发明中钢丝绳驱动单元的结构示意图。

图3是本发明中钢丝绳导向装置的结构示意图。