轨道及公路交通隧道智能打孔系统技术方案

轨道及公路交通隧道智能打孔系统，包括机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具，还有主控模块、隧道测量模块和钢筋探测模块；机器人手臂和钻具是安装在机器人手臂载运车体上的施工设备，机器人手臂载运车体能带动机器人手臂和钻具实现任何方位的位移到达施工区域，机器人手臂和钻具能实现多角度位移施工；隧道测量模块实现隧道横、纵断面数据测量，控制机器人手臂运载车体纵向走行及定位；钢筋探测模块实现打孔位置隧道衬砌钢筋位置情况的探测，在设计许可范围内调整打孔位置；主控模块包括机械手臂控制及坐标变换单元、故障诊断及作业管理单元、车体走行路径控制单元、人机界面、打孔定位控制单元、数据采集及处理单元和打孔流程控制单元。

Intelligent drilling system for rail and road traffic tunnels

【技术实现步骤摘要】
轨道及公路交通隧道智能打孔系统
本技术涉及施工设备
，特别是一种轨道及公路交通隧道智能打孔系统。
技术介绍
随着交通运输事业的飞速发展，穿越崇山峻岭的隧道大量涌现，出于对交通系统领域，所需安全、可靠性的保障性要求，及满足穿行于隧道内交通工具中人员舒适、通讯、网络连接等需求，在实际情况下需要在隧道内壁上打孔以便安装大量所需保障设备。现有技术隧道内施工中，一般采用人工手持冲击钻方式进行打孔，这种打孔方式存在工作量大，劳动强度高，劳动效率低下的缺点，还会因打孔产生的微尘严重影响操作人员的身体健康，同时由于是人工作业，施工精度无法保证，为后期设备正常运行带来了安全隐患，且施工人员往往需要使用登高工具（梯子）等进行施工，存在登高工具滑倒，造成施工人员人身安全事故发生的几率。基于上述，提供一种能取代人工作作业，且能保证施工效率、施工精度、消除施工过程对施工人员的伤害，减少施工人员的劳动强度的打孔设备显得尤为必要。
技术实现思路
为了克服现有隧道打孔施工中，因为人工操作存在的各种弊端，本技术提供了采用由主控模块、隧道测量模块、钢筋探测模块、机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具等六部分组成工作的载体，在施工中主控模块能根据隧道测量模块和钢筋探测模块的调整参数来控制机器人手臂载运车体运动方式、以及机器人手臂和钻具的各个方位及角度任意运动方式，全程不需要人工采用钻具施工，从而达到减少了施工人员受到伤害的几率、降低了劳动强度、提高了劳动效率及施工精度的轨道及公路交通隧道智能打孔系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：轨道及公路交通隧道智能打孔系统，包括机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具，其特征在于还具有主控模块、隧道测量模块和钢筋探测模块；所述机器人手臂和钻具是安装在机器人手臂载运车体上的施工设备，其中钻具安装在机器人手臂前，机器人手臂安装在机器人手臂载运车体上，机器人手臂载运车体能带动机器人手臂和钻具实现任何方位的位移到达施工区域，机器人手臂和钻具能实现多角度位移施工；所述隧道测量模块采用激光测量方式，测量现场隧道横、纵断面实际数据，传输到载运车体上PC机内，整形转换与隧道设计数据或现场CP3数据匹配，结合作业点数据以确定具体打孔参数，打孔参数传输到主控模块；所述钢筋探测模块采用钢筋探测器，探测打孔位置钢筋分布情况，结合打孔参数探测打孔位置钢筋分布情况，输出孔位调整参数至主控模块；所述主控模块是安装在机器人手臂载运车体上PC机内的控制软件，主控模块包括机械手臂控制及坐标变换单元、故障诊断及作业管理单元、车体走行路径控制单元、人机界面、打孔定位控制单元、数据采集及处理单元和打孔流程控制单元。进一步地，所述主控模块能根据隧道测量模块数据及钢筋探测模块的调整参数，控制和管理其它所有单元的工作。进一步地，所述车体走行路径控制单元能根据CP3数据及隧道测量模块纵向测量数据及纵向预设打孔间距，控制载运车体的行进方向到到达作业点。进一步地，所述故障诊断及作业管理单元工作时接收处理机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具等各种故障信号，记录整理作业情况。进一步地，所述机械手臂控制及坐标变换单元，主要功能是把隧道测量及钢筋探测模块的数据用于控制机械手臂动作，并记录机械手臂定位时各个关节的数据，并进行有关坐标转换。进一步地，所述人机界面应用中能导入CP3数据及设计数据，便于操作人员对打孔过程进行控制和监督，同时，可根据具体情况，将整体装备在电脑辅助和全自动两种工作模式间切换，此外，通过人机界面可查询打孔过程中相关事件记录。进一步地，所述数据采集及处理单元工作时负责采集和处理机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具上每个传感器的信号。进一步地，所述打孔定位控制单元能根据主控模块的指令控制整个打孔过程，包括正常钻孔、钻孔深度、卡钻处理和清孔等工作。进一步地，所述打孔流程控制单元应用中，当主控模块将钻臂的当前位置和下一个孔位的位置、方位和移动路径传给该单元后，该单元根据主控模块指令，使钻头的位置和姿态满足正确钻孔的要求。本技术有益效果是：本技术打孔前，隧道测量模块采用激光测量方式，测量现场隧道横、纵断面实际数据，输入载运车体上PC机内，整形转换与隧道设计数据或现场CP3数据匹配，结合作业点数据以确定具体打孔参数，打孔参数确定后，钢筋探测模块结合打孔参数探测打孔位置钢筋分布情况，输出孔位调整参数至打孔主控模块，主控模块根据调整参数，控制机器人手臂载运车体行进；当机器人手臂载运车体行进到预设位置，机器人手臂载运车体停车，机器人手臂开始举升到合适位置，将钻具举升到打孔位置，进而，钻具开始打孔操作工序。当打孔完成后，机器人手臂控制钻具下降，并启动清孔工序，清孔工序完成后，机器人手臂控制钻具在机器人手臂载运车体当前位置处其他孔位进行打孔，当机器人手臂载运车体当前位置处的孔打完后，主控模块就可控制机器人手臂载运车体行进到下一位置处开始打孔操作。本技术在施工中控制模块能根据需要控制机器人手臂载运车体运动方式、以及机器人手臂和钻具的各个方位及角度任意运动方式，全程不需要人工采用钻具施工，从而达到减少了施工人员受到伤害的几率、降低了劳动强度、提高了劳动效率及施工精度。基于以上，本技术具有好的应用前景。附图说明以下结合附图和实施例将本技术做进一步说明。图1是本技术轨道及公路交通隧道智能打孔系统的结构框图示意。图2是本技术主控模块架构框图示意。具体实施方式图1、2中所示，轨道及公路交通隧道智能打孔系统，包括机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具，还具有主控模块、隧道测量模块和钢筋探测模块；所述机器人手臂和钻具是安装在机器人手臂载运车体上的施工设备，其中钻具安装在机器人手臂前，机器人手臂安装在机器人手臂载运车体上，机器人手臂载运车体能带动机器人手臂和钻具实现任何方位的位移到达施工区域，机器人手臂和钻具能实现多角度位移施工；所述隧道测量模块采用激光测量方式，测量现场隧道横、纵断面实际数据，传输到载运车体上PC机内，整形转换与隧道设计数据或现场CP3数据匹配，结合作业点数据以确定具体打孔参数，打孔参数传输到主控模块；所述钢筋探测模块采用钢筋探测器，探测打孔位置钢筋分布情况，结合打孔参数探测打孔位置钢筋分布情况，输出孔位调整参数至主控模块；所述主控模块是安装在机器人手臂载运车体上PC机内的控制软件，主控模块包括机械手臂控制及坐标变换单元、故障诊断及作业管理单元、车体走行路径控制单元、人机界面、打孔定位控制单元、数据采集及处理单元和打孔流程控制单元。图1、2中所示，主控模块能根据隧道测量模块数据及钢筋探测模块的调整参数，控制和管理其它所有单元的工作。车体走行路径控制单元能根据CP3数据及隧道测量模块纵向测量数据及纵向预设打孔间距，控制载运车体的行进方向到到达作业点。故障诊断及作业管理单元工作时接收处理机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具等各种故障信号，记录整理作业情况。机械手臂控制及坐标变换单元，主要功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轨道及公路交通隧道智能打孔系统，包括机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具，其特征在于还具有主控模块、隧道测量模块和钢筋探测模块；所述机器人手臂和钻具是安装在机器人手臂载运车体上的施工设备，其中钻具安装在机器人手臂前，机器人手臂安装在机器人手臂载运车体上，机器人手臂载运车体能带动机器人手臂和钻具实现任何方位的位移到达施工区域，机器人手臂和钻具能实现多角度位移施工；所述隧道测量模块采用激光测量方式，测量现场隧道横、纵断面实际数据，传输到载运车体上PC机内，整形转换与隧道设计数据或现场CP3数据匹配，结合作业点数据以确定具体打孔参数，打孔参数传输到主控模块；所述钢筋探测模块采用钢筋探测器，探测打孔位置钢筋分布情况，结合打孔参数探测打孔位置钢筋分布情况，输出孔位调整参数至主控模块；所述主控模块是安装在机器人手臂载运车体上PC机内的控制软件，主控模块包括机械手臂控制及坐标变换单元、故障诊断及作业管理单元、车体走行路径控制单元、人机界面、打孔定位控制单元、数据采集及处理单元和打孔流程控制单元。/n

【技术特征摘要】
1.轨道及公路交通隧道智能打孔系统，包括机器人手臂载运车体、机器人手臂和钻具，其特征在于还具有主控模块、隧道测量模块和钢筋探测模块；所述机器人手臂和钻具是安装在机器人手臂载运车体上的施工设备，其中钻具安装在机器人手臂前，机器人手臂安装在机器人手臂载运车体上，机器人手臂载运车体能带动机器人手臂和钻具实现任何方位的位移到达施工区域，机器人手臂和钻具能实现多角度位移施工；所述隧道测量模块采用激光测量方式，测量现场隧道横、纵断面实际数据，传输到载运车体上PC机内，整形转换与隧道设计数据或现场CP3数据匹配，结合作业点数据以确定具体打孔参数，打孔参数传输到主控模块；所述钢筋探测模块采用钢筋探测器，探测打孔位置钢筋分布情况，结合打孔参数探测打孔位置钢筋分布情况，输出孔位调整参数至主控模块；所述主控模块是安装在机器人手臂载运车体上PC机内的控制软件，主控模块包括机械手臂控制及坐标变换单元、故障诊断及作业管理单元、车体走行路径控制单元、人机界面、打孔定位控制单元、数据采集及处理单元和打孔流程控制单元。


2.根据权利要求1所述的轨道及公路交通隧道智能打孔系统，其特征在于，主控模块能根据隧道测量模块数据及钢筋探测模块的调整参数，控制和管理其它所有单元的工作。


3.根据权利要求1所述的轨道及公路交通隧道智能打孔系统，其特征在于，车体走行路径控制单元能根据CP3数据及隧道测量模块纵向测量数据及纵向预设打孔间距，控制载运车体的行进方向到到达作业点。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙明，王志强，冉惟可，贺毅，肖琨，李朝阳，杨佳，唐元方，邓云川，高保，代文平，王尧，陈科，刘涛，陈可，
申请(专利权)人：四川艾德瑞电气有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51