一种行走式智能振捣机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种行走式智能振捣机器人，主要由行走系统、振捣系统和数据处理中心组成。行走系统由液压杆和转轴控制机械足，实现行进、转向等动作，并通过控制机械足末端的空心机械足，配合足底稳定盘，及时调整插入位置和角度；振捣系统能在夹持及插拔装置的控制下将振捣棒准确插入混凝土中，对混凝土施加预设时间的振捣。本发明专利技术组合了多组振捣装置，可以自动控制振捣棒插入状态，能够实现振捣棒“快插慢拔”的动作需求，提升效率的同时灵活智能地实施振捣，适用于各种结构混凝土结构，实现了混凝土结构的安全高效施工。混凝土结构的安全高效施工。

【技术实现步骤摘要】
一种行走式智能振捣机器人


[0001]本专利技术属于混凝土施工领域，具体涉及一种行走式智能振捣机器人，适用于各种施工条件下的精确高效安全施工。

技术介绍

[0002]混凝土拌合物状态松散且含有大量空隙，浇筑后如果不经捣实就硬化，拌合物中过多的气泡会造成缺陷，使得结构强度下降、渗透性增加，严重影响结构的耐久性。振捣的目的是使混凝土或砂浆中的颗粒排布更加合理，孔隙尽量被浆体填充，从而提高混凝土密实度。对混凝土施加适当的振捣，能够提高诸如强度、耐久性、实体质量等性能，还能减少相同强度下的水泥用量。
[0003]我国目前缺少混凝土振捣施工的独立技术规范，只将振捣施工归类于混凝土浇筑工程中的一个环节，施工人员按经验来控制振捣棒的插入位置、插入角度、振捣时间等关键参数，振捣施工难以被精确控制，常出现漏振、欠振、过振等问题。插入式振捣覆盖范围小，一般电机与振捣棒之间间隔数米，需要两人同时操作，用工量大，限制了混凝土的施工效率。此外，对于一些施工条件恶劣的工况，如空间密闭狭窄、高原缺氧、紫外照射强度高等复杂恶劣环境下的振捣施工，对施工人员身体健康影响较大，且显著降低施工效率。
[0004]专利《大体积混凝土结构物施工时的浇筑振捣方法及振捣装置》通过在每个水泥墩座的插孔中插上振动钢筋，使振动钢筋骨架周围的混凝土振捣密实，可以减少振捣用工量，但结构复杂，安装不便。专利《基于GPS实时定位振捣棒在混凝土中振捣轨迹的方法》能够智能可视化地实时获知混凝土浇筑振捣状态，提供重要的实时动态轨迹坐标，但施工依旧依赖人力且结构复杂。专利《混凝土振捣器消声罩》和《一种低噪音插入式混凝土振捣器》通过消声罩和金属壳减小了施工噪声，但并未实现无人化，施工环境依旧恶劣，影响施工人员健康。
[0005]通过先期确定混凝土振捣密实的技术参数，可采用机器人在设定参数下对复杂结构、恶劣施工环境中的混凝土进行振捣密实施工。同时，六足机器人技术在机械自动化、无人机设备等行业中应用广泛，结构简单且技术成熟，其地形适应能力强，负载量大，可改造性能强，能够灵活控制，是施工设备的优良载体。因此，本专利技术结合振捣密实智能评价技术和六足机器人技术专利技术了一种行走式智能振捣机器人，可对混凝土进行精确振捣施工。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对施工现场条件复杂，传统混凝土施工效率低下，设备操作精度低的现状，创造性地专利技术了一种行走式智能振捣机器人，本专利技术智能高效、操作简便，实现了适用于各种施工环境下的混凝土精确施工。
[0007]本专利技术的技术方案：一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：机器人包括行走系统、振捣系统、数据处理中心；行走系统由稳定盘1、液压杆及转轴3、机械足4和车体5组成，振捣系统由夹持及插拔装置9、空心机械足2和振捣工作系统8组成，数据处理中心由处理器
6和遥控中心7组成，液压杆及转轴控制的六个机械足，夹持及插拔装置9将振捣棒及振捣装置固定在空心机械足2内。
[0008]所述的一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：该装置使用方法为：该装置使用方法为：1）新拌混凝土浇筑到模板中后，将机器人放置在需要振捣区域并开启；2）遥控装置设定并控制开启的振捣棒，在夹持及插拔装置作用下振捣棒垂直插入混凝土中；3）遥控装置控制振捣时间设定为t，振实后振捣工作系统停止工作，夹持及插拔装置收回振捣棒；4）遥控中心控制行走系统行到达下一施工点，重复步骤3）和步骤4）直至机器人完成整个结构的振捣工作。
[0009]所述的一种适用于复杂振捣环境的自动行走式智能振捣机器人，其特征在于：遥控中心能够人为遥控机器人，也能根据所输入的插入深度h和振捣时间t等预设参数进行自动控制。
[0010]所述的一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：夹持及插拔装置是一组带有梯形螺纹的转轴，固定在空心机械足内，振捣棒上刻有梯形螺纹，通过转轴正、反向的转动控制从混凝土中插入或拔出。
[0011]所述的一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：液压杆及转轴能通过控制空心机械足的空间位置调整振捣棒插入的空间状态，在振捣棒插入混凝土的过程中，如果碰到钢筋、预埋件等，可以调整插入点和插入角度，保证插入到预设深度，调整角度为0~10
°
。
[0012]所述的一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：行走系统中稳定盘用轴承连接空心机械足，能灵活调整空心支撑足的支撑角度，其底部为空心，开口直径比振捣棒直径大5mm
‑
10mm，保证振捣棒能顺利从混凝土中插入和拔出，也避免过多混凝土进入空心足内部。
[0013]本专利技术的机理：依靠振捣产生振动波传递能量来降低振捣有效范围内的混凝土拌合物的粘度和内摩擦力，改变了浆体的流动性，骨料颗粒在重力的作用下沉落滑移，大气泡在浮力作用下上浮排出或被振碎，使模板中骨料排列致密，浆体填充充分，最终达到密实。振捣机器人的机械足可以统一协调控制，也可以单独控制，并通过调整机械足末端的空心机械足，配合足底稳定盘，及时调整支撑足的支撑角度，实现振捣帮插入位置和角度的调整，以适应不同场景下的施工需求。
[0014]本专利技术的有益效果：（1）该机器人整合了多组振捣装置，发挥了六足机器人的优点，能在刚浇筑的混凝土表面稳定行走，并具有一定的越障能力，减少了人工投入，提高混凝土振捣施工的效率和质量。（2）夹持及插拔装置满足振捣棒插入和拔出的动作需求，实现了自动调整振捣棒插入角度、深度和位置的功能，提高施工效率的同时保证施工质量。（3）通过记录插入位置、插入角度、插入深度、振捣时间等振捣参数，并与相关结构进行对应，实现混凝土结构振捣施工全过程把控。
[0015]附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍。
[0017]图1是振捣机器人的整体示意图，其中1为稳定盘，2为空心机械足，3为液压杆及转轴，4为机器足，5为车体，6为处理器，7为遥控中心。
[0018]图2为振捣系统，8为振捣工作系统，9为夹持及插拔装置。
具体实施方式
[0019]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步的具体说明。适用于复杂施工环境的行走式智能振捣机器人的振捣工作系统关键参数如表1，所用混凝土配合比及其工作性能如表2。
[0020]表1 振捣工作系统关键参数表2 混凝土配合比及其工作性能一种行走式智能振捣机器人（以下简称“机器人”），其工作步骤如下：（1）将机器人放置在待振捣施工的混凝土表面，机器人各功能开机，振捣棒收回。调整底部空心机械足与水平面的角度为初始0
°
，输入浇筑层厚度h=15cm，振捣时间s=10s。
[0021]（2）通过遥控中心调整机器人位置，然后控制6根振捣棒开机振动，通过夹持及插拔装置垂直插入混凝土中，插入垂直深度为h =15cm。
[0022]（3）设置振捣时间为s=10s，振实后夹持及插拔装置收回振捣棒，停止振捣。
[0023]（4）所有振捣棒度收回后，遥控中心控制行走本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：机器人包括行走系统、振捣系统、数据处理中心；行走系统由稳定盘1、液压杆及转轴3、机械足4和车体5组成，振捣系统由夹持及插拔装置9、空心机械足2和振捣工作系统8组成，数据处理中心由处理器6和遥控中心7组成，液压杆及转轴控制的六个机械足，夹持及插拔装置9将振捣棒及振捣装置固定在空心机械足2内。2.根据权利要求1所述的一种行走式智能振捣机器人，其特征在于：该装置使用方法为：1）新拌混凝土浇筑到模板中后，将机器人放置在需要振捣区域并开启；2）遥控装置设定并控制开启的振捣棒，在夹持及插拔装置作用下振捣棒垂直插入混凝土中；3）遥控装置控制振捣时间设定为t，振实后振捣工作系统停止工作，夹持及插拔装置收回振捣棒；4）遥控中心控制行走系统行到达下一施工点，重复步骤3）和步骤4）直至机器人完成整个结构的振捣工作。3.根据权利要求1所述的一种适用于复杂振捣环境的自动行走式智能振捣机器人，其特征在于：遥控中心能够人...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化建，温家馨，李子春，王振，黄法礼，易忠来，袁政成，谢永江，靳昊，程欢，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：