智能吊装机器人自升上楼的快速布轨施工方法与流程

1.本发明属于装配式建筑安装施工技术领域，具体涉及一种智能吊装机器人自升上楼的快速布轨施工方法。


背景技术：

2.工业上楼混凝土厂房一般跨度大、层高高、构件尺寸大、重量重，现有装配式建造技术方案往往需要布设多台大型塔吊，或采用大型汽车吊、履带吊，因此成本高昂。针对这一制约工业上楼装配式混凝土厂房发展的行业弊病，根据工业上楼混凝土厂房水平及竖向结构较为规则，具有模块化、标准化、通用化等特点，现有技术中出现了一种全预制装配式多高层混凝土厂房的施工方法和相应智能吊装机器人。具体地，是利用智能吊装机器人的自升上楼和楼面上行走功能，实现各楼层预制混凝土构件的高效装配施工。
3.当智能吊装机器人爬升上楼作业时，由于支承智能吊装机器人在楼面行走的轨道及其下的转换钢梁尺寸大、重量重，因此在进行轨道布设时，传统技术方案主要采用大型起重机械吊装和电动葫芦吊装等方法，而这样的轨道布成本高，并且轨道姿态调整效率和精度低下，将对智能吊装机器人的总体工作效率造成不利影响。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种智能吊装机器人自升上楼的快速布轨施工方法，该方法有利于提高轨道布设效率，从而有利于提高智能吊装机器人的总体工作效率。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.智能吊装机器人自升上楼的快速布轨施工方法，包括以下步骤：
7.s1、选择上升通道并对上升通道进行预处理；
8.智能吊装机器人利用两组钢梁轨道在当前楼层上的交替安装，实现在当前楼层上的行走移动，并完成各施工区间的预制构件安装；
9.沿着智能吊装机器人的行走路线，将后序楼层上倒数第二个施工区间作为上升通道；
10.利用智能吊装机器人完成所述上升通道周边预制构件的安装，并预留洞口；
11.s2、钢梁轨道的高效布设并完成智能吊装机器人自升上楼；
12.智能吊装机器人的行走机构位于第一组钢梁轨道上，且与所述上升通道对应；此时，解除第二组钢梁轨道与当前楼层之间的临时固定装置，利用智能吊装机器人将第二组钢梁轨道吊运至上升通道的洞口处，并将第二组钢梁轨道的两个钢梁轨道分别放置在后序楼层两个轨道安装位置的外侧，以确保第二组钢梁轨道的两个钢梁轨道之间的距离大于所述行走机构的横向距离；
13.在智能吊装机器人的内塔身下方设置临时垫梁，并让所述内塔身支撑在所述临时垫梁上，随后解除所述行走机构与所述第一组钢梁轨道的连接；在智能吊装机器人的升降
机构的顶升作用下，促使所述行走机构上升至所述第二组钢梁轨道以上；
14.利用移位装置，将所述第二组钢梁轨道的两个钢梁轨道均移动至后序楼层上的轨道安装位置上，并通过临时固定装置将第二组钢梁轨道固定在后序楼层上；精准移位后的第二组钢梁轨道与所述行走机构对应；
15.在智能吊装机器人的升降机构的作用下，促使所述行走机构下降，并完成与所述第二组钢梁轨道的连接；
16.解除第一组钢梁轨道与当前楼层之间的临时固定装置，利用智能吊装机器人将第一组钢梁轨道吊运至后序楼层上，并通过临时固定装置安装在所述第二组钢梁轨道的一侧，且与所述第二组钢梁轨道接续；
17.解除所述内塔身与所述临时垫梁的连接，操控智能吊装机器人，使得所述内塔身提升回缩，并将所述内塔身临时固定在所述行走机构的上方；
18.s3、智能吊装机器人在后序楼层上的行走作业；
19.操控智能吊装机器人行走至第一组钢梁轨道上，随后拆除所述第二组钢梁轨道，将所述第二组钢梁轨道安装在后序位置处；
20.利用智能吊装机器人完成所述上升通道洞口处的预制构件安装，并进行相应的现场浇筑施工；
21.通过所述第一组钢梁轨道和所述第二组钢梁轨道在后序楼层上的交替安装，智能吊装机器人进行下一个后序楼层的结构安装。
22.作为优选，所述步骤s1中，利用智能吊装机器人完成所述上升通道周边预制构件的安装，并预留洞口；包括，
23.利用智能吊装机器人完成所述上升通道洞口周边的预制柱、预制主梁以及预制叠合楼板的安装，并在预制叠合楼板上进行后浇混凝土的浇筑施工。
24.作为优选，在进行上升通道周边预制构件的安装过程中，在所述预制主梁以及预制叠合楼板上预留用于与后装叠合楼板连接的钢筋。
25.作为优选，所述移位装置包括用于顶起所述第二组钢梁轨道的顶升机构和用于推动所述第二组钢梁轨道的顶推机构，所述顶升机构设置在所述顶推机构上；
26.所述步骤s2中，利用移位装置，将所述第二组钢梁轨道的两个钢梁轨道均移动至后序楼层上的轨道安装位置上时，先通过顶升机构将第二组钢梁轨道进行高度顶升，再通过顶推机构将第二组钢梁轨道推动至轨道安装位置上，最后通过顶升机构带动第二组钢梁轨道下降至后序楼层上。
27.作为优选，在所述第二组钢梁轨道的两端安装临时钢臂，所述顶升机构通过所述临时钢臂对所述第二组钢梁轨道进行顶升。
28.作为优选，所述临时钢臂包括连接板以及支撑端板，所述支撑端板设置在所述连接板的底部一端，所述连接板上设有用于与所述第二组钢梁轨道装配连接的装配孔；
29.所述第二组钢梁轨道的两端设有多组与所述装配孔对应的安装孔，多组所述安装孔沿竖向方向排列设置。
30.作为优选，所述支撑端板上设有至少两个限位件；所述限位件包括连接板和限位板，所述连接板和所述限位板相互垂直设置，所述连接板通过螺栓螺母结构锁紧在所述支撑端板上；至少两个所述限位件相对设置，且设置在所述第二组钢梁轨道的移动路线上。
31.作为优选，所述限位件还包括两个侧板，两个侧板分别设置在所述限位板的两侧。
32.作为优选，所述顶推机构包括底座、滑动座以及用于驱动所述滑动座在所述底座上移动的驱动机构；其中，滑动座通过滑移副滑动设置在所述底座上，所述的滑移副由meg或聚四氟乙烯、镜面不锈钢等低摩擦材料组成，所述滑动座和滑移副之间的摩擦力小于所述底座与后序楼层之间的摩擦力，所述顶升机构设置在所述滑动座上，所述底座两侧边设置有半圆柱体与所述滑移座两侧柱面凹槽相互配合，形成滑移座的滑移导轨。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
34.本发明的智能吊装机器人自升上楼的快速布轨施工方法，利用智能吊装机器人的吊运和升降功能，实现了其自升上楼的同时完成快速布轨的高效精准施工，在整个施工过程中，无需采用传统吊运安装方法所依赖的大型吊装机械设备，并且有效解决了施工效率低、费用高的问题；此外，所采用的设备、技术措施简单，易于操作，精度好、效率高，为智能吊装机器人的大范围高效率吊装作业提供了有力技术支撑。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是智能吊装机器人在楼层的行走路线图。
37.图2是智能吊装机器人自升上楼和快速布轨的示意图一，此时将第二组钢梁轨道吊运至后序楼层上。
38.图3是智能吊装机器人自升上楼和快速布轨的示意图二，此时第二组钢梁轨道位于后序楼层上。
39.图4是智能吊装机器人自升上楼和快速布轨的示意图三，此时内塔身支撑在临时垫梁上，行走机构上升。
40.图5是智能吊装机器人自升上楼和快速布轨的示意图四，此时将第一组钢梁轨道吊运并安装在后序楼层上。
41.图6是智能吊装机器人自升上楼和快速布轨的示意图五，此时智能吊装机器人行走至第一组钢梁轨道上。
42.图7是在第二组钢梁轨道上安装临时钢臂和移位装置的主视图。
43.图8是在第二组钢梁轨道上安装临时钢臂和移位装置的立体图(未移位)。
44.图9是在第二组钢梁轨道上安装临时钢臂和移位装置的立体图(已移位)。
45.图10是临时钢臂和限位件的立体图。
46.图11是移位装置的立体图(驱动机构处于收缩状态)。
47.图12是移位装置的立体图(驱动机构处于伸出状态)。
48.图13是第二种具体实施方式的限位件的立体图。
49.其中：
50.1-智能吊装机器人，2-行走机构，3-第一组钢梁轨道，4-第二组钢梁轨道，5-预制柱，6-纵向预制主梁，7-横向预制主梁，8-预制次梁，9-内塔身，10-临时垫梁，11-临时钢臂，12-支撑端板，13-连接板，14-安装孔，15-钢梁，16-轨道，17-装配孔，18-顶升机构，19-顶推
机构，20-螺栓螺母结构，21-限位件，22-连接板，23-限位板，24-滑动座，25-第一连接块，26-第二连接块，27-驱动机构，28-底座，29-滑移导轨，30-侧板，31-滑移副。
具体实施方式
51.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
52.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
53.实施例1
54.参见图1-图8，本实施例公开一种智能吊装机器人自升上楼的快速布轨施工方法，包括以下步骤：
55.s1、选择上升通道并对上升通道进行预处理。
56.如图1和图2所示，图中箭头为智能吊装机器人1的行走施工路线；智能吊装机器人1利用两组钢梁轨道在当前楼层上的交替安装，实现在当前楼层的楼面上的行走移动，并沿着行走施工路线，依次完成后续楼层各施工区间的柱、梁、叠合楼板等预制构件的吊运安装。
57.沿着智能吊装机器人1的行走施工路线，将后序楼层上倒数第二个施工区间作为上升通道，具体为(b，a)～(3，2)。
58.利用智能吊装机器人1完成所述上升通道周边预制构件的安装，并预留洞口。进一步地，智能吊装机器人1驻留在上升通道中时，可利用智能吊装机器人1先完成所述上升通道洞口周边预制构件的安装，例如预制柱5、纵向预制主梁6、横向预制主梁7、预制次梁8以及预制叠合楼板的安装，并在叠合楼板上进行后浇混凝土的浇筑施工；此外，在后浇混凝土的强度达到设计强度的70％以上，上升通道周边结构形成稳固的结构整体后，再进行智能吊装机器人1的自升上楼和快速布轨施工，以确保施工安全性。而在进行周边预制构件的安装过程中，可在纵向预制主梁6、横向预制主梁7以及预制叠合楼板上预留搭接钢筋，用于与后装叠合楼板现浇混凝土的连接；这样，在完成智能吊装机器人1快速布轨和自升上楼后，有利于缩短后装叠合楼板的安装和现场浇筑，进一步提高效率。
59.s2、钢梁轨道的高效布设并完成智能吊装机器人1自升上楼。
60.具体地，本实施例的钢梁轨道高效布设和智能吊装机器人1自升上楼包括以下步骤：
61.(a)智能吊装机器人1的行走机构2位于第一组钢梁轨道3上，且与所述上升通道对应；此时，解除第二组钢梁轨道4与当前楼层之间的临时固定装置，利用智能吊装机器人1将第二组钢梁轨道4吊运至上升通道的洞口处，并将第二组钢梁轨道4的两个钢梁轨道分别放置在后序楼层两个轨道安装位置的外侧；为确保第二组钢梁轨道4的两个钢梁轨道之间的
距离大于所述行走机构2的横向距离，方便后续行走机构2的上升不受阻碍，建议将第二组钢梁轨道4的两个钢梁轨道与行走机构2之间的净距设置为l≥50mm；如图2和图3所示。
62.(b)在智能吊装机器人1的内塔身9下方设置临时垫梁10，并让所述内塔身9支撑在所述临时垫梁10上，随后解除所述行走机构2与所述第一组钢梁轨道3的连接；在智能吊装机器人1的升降机构的顶升作用下，促使所述行走机构2上升至所述第二组钢梁轨道4以上，此时行走机构2的高度略高于第二组钢梁轨道4即可，不对行走机构2的高度作限定。
63.(c)利用移位装置，将所述第二组钢梁轨道4的两个钢梁轨道均移动至后序楼层上的轨道安装位置上，并通过临时固定装置将第二组钢梁轨道4固定在后序楼层上；精准移位后的第二组钢梁轨道4与所述行走机构2对应；如图4所示。
64.(d)在智能吊装机器人1的升降机构的作用下，促使所述行走机构2下降，并完成与所述第二组钢梁轨道4的连接；如图4所示。
65.(e)解除第一组钢梁轨道3与当前楼层之间的临时固定装置，利用智能吊装机器人1将第一组钢梁轨道3吊运至后序楼层上，并通过临时固定装置安装在所述第二组钢梁轨道4的一侧，且与所述第二组钢梁轨道4接续；如图5所示。
66.(f)解除所述内塔身9与所述临时垫梁10的连接，操控智能吊装机器人1，使得所述内塔身9提升回缩，并将所述内塔身9临时固定在所述行走机构2的上方；如图6所示。
67.至此，完成智能吊装机器人1的自升上楼以及两组钢梁轨道快速布轨的主要施工步骤。
68.s3、智能吊装机器人1在后序楼层上的行走作业。
69.由于在智能吊装机器人1自升上楼和快速布轨时在后序楼层上预留了上升通道，因此在完成自升上楼和快速布轨后，需要对上升通道对应的施工区间进行施工，以便完成该后序楼层的装配施工，从而继续进行下一个后序楼层的施工。具体包括：
70.(i)操控智能吊装机器人1行走至第一组钢梁轨道3上，随后拆除所述第二组钢梁轨道4，将所述第二组钢梁轨道4安装在后序位置处。第二组钢梁轨道4的拆除和安装，可参见现有技术中的钢梁轨道交替安装；简单地，先解除第二组钢梁轨道4上的临时固定装置，利用智能吊装机器人1将第二组钢梁轨道4吊运至后序位置，并利用临时固定装置重新将第二组钢梁轨道4固定在后序楼层上；如图6所示。
71.(ii)利用智能吊装机器人1完成所述上升通道洞口处的预制构件安装，并进行相应的现场浇筑施工，具体包括预制次梁8和后叠合楼板的安装和浇筑；如图6所示。
72.(iii)通过所述第一组钢梁轨道3和所述第二组钢梁轨道4在后序楼层上的交替安装，智能吊装机器人1进行下一个后序楼层的结构安装。参见图7-图8，所述步骤s2的步骤(c)中，首先在所述第二组钢梁轨道4的两端安装临时钢臂11，在利用顶升机构对所述临时钢臂11以及所述第二组钢梁轨道4进行顶升，再通过顶推机构将第二组钢梁轨道4推动至轨道安装位置上，最后通过顶升机构带动临时钢臂11以及第二组钢梁轨道4下降至后序楼层上；完成第二组钢梁轨道4的精确安装后，拆卸临时钢臂11即可。
73.具体地，所述临时钢臂11包括连接板13以及支撑端板12，所述支撑端板12设置在所述连接板13的底部一端，所述连接板13上设有用于与所述第二组钢梁轨道4装配连接的装配孔17；所述第二组钢梁轨道4的两端设有多组与所述装配孔17对应的安装孔14，多组所述安装孔14沿竖向方向排列设置。在安装临时钢臂11时，可根据实际情况，选择合适高度的
安装孔14与临时钢臂11上的装配孔17配合。
74.参见图7和图8，本实施例中的第一组钢梁轨道3和第二组钢梁轨道4，包括钢梁15和轨道16，钢梁15用于与混凝土楼面连接，轨道16安装在钢梁15上，轨道16与智能吊装机器人1的行走机构2配合。
75.本实施例中，所述移位装置包括用于顶起所述第二组钢梁轨道4的顶升机构和用于推动所述第二组钢梁轨道4的顶推机构，所述顶升机构设置在所述顶推机构上。本实施例的顶升机构可以为千斤顶、液压顶升系统等；当然，也可采用其他具有顶升功能的现有技术。
76.参见图8-图10，所述支撑端板12上设有两个限位件；所述限位件包括连接板22和限位板23，所述连接板22和所述限位板23相互垂直设置，所述连接板22通过螺栓螺母结构20锁紧在所述支撑端板12上；两个所述限位件相对设置，且设置在所述第二组钢梁轨道4的移动方向上。具体地，本实施例的连接板22和限位板23呈l型设置；临时钢臂的支撑端板12上设有用于与螺栓对应配合的安装孔。通过两个限位件的设置，在利用移位装置移动第二组钢梁轨道4时，有利于防止第二组钢梁轨道4脱落，有利于提高稳定性，并且结构简单；此外，通过螺栓螺母结构20实现支撑端板12与限位件的快速拆装，从而有利于提高作业效率以及施工便捷性。
77.参见图8、图9、图11、图12，所述顶推机构包括底座28、滑动座24以及用于驱动所述滑动座24在所述底座28上移动的驱动机构27。其中，滑动座24通过滑移副31滑动设置在所述底座28上，滑移副31由meg或聚四氟乙烯、镜面不锈钢等低摩擦材料组成，滑动座24和滑移副31之间的摩擦力小于所述底座28与后序楼层之间的摩擦力；所述顶升机构设置在所述滑动座24上。根据钢材的粗糙度，钢与混凝土之间的摩擦系数约为0.2～0.6，那么底座28与后序楼层的混凝土楼面之间的摩擦系数为0.2～0.6，如滑移副31采用聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯与钢材之间的摩擦系数约为0.05，则滑动座24与滑移副31之间的摩擦系数为0.05。如本实施例中柱网间距为12m
×
12m，相应地钢梁轨道的跨度为12m，考虑钢梁轨道的承载和刚度要求，其中的钢梁15采用h900
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300
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16
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28、重2855kg，轨道16采用qu70、重52.80kg/m，即每条轨道16重634kg，因此钢梁轨道重量合计3489kg。如使钢梁轨道移位，只需要驱动机构27提供f1＝μg＝0.05
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3489kg/2＝87.225kg的水平力，即可推动滑动座24和通过顶升机构18设置在其上的钢梁15、轨道16水平移动；而此时底座28与下部混凝土楼面之间相对滑动需要的摩擦力高达f2＝μg＝(0.2～0.6)
×
3489kg/2＝348.9kg～1046.7kg，显然底座28与下部混凝土楼面之间不会产生相对滑动，安全性能够得到保证。
78.本实施例中，所述驱动机构可以为气缸、电机、液压缸等其他直线式动力机构；所述底座28的一侧设有第一连接块25，所述滑动座24上设有第二连接块26，本实施例的动力机构的一端与所述第二连接块26连接，动力机构的伸缩件与所述第一连接块25连接。
79.进一步地，本实施例的底座28两侧边设置有半圆柱体，滑动座两侧设有柱面凹槽，半圆柱体和柱面凹槽相互配合，形成滑移座的滑移导轨29。
80.在后序楼层上安装第二组钢梁轨道4时，利用所述移位装置的顶升机构将第二组钢梁轨道4顶升至脱离后序楼层楼面的一定高度；由于底座28与后序楼层楼面之间的摩擦力远远大于滑动座24和滑移副31之间的摩擦力，因此操控所述移位装置的顶推机构即可使滑动座24及其上的顶升机构和第二组钢梁轨道4向后序楼层上的钢梁轨道安装位置水平移
动。当第二组钢梁轨道4距离安装位置较远，且大于顶推机构的顶推行程时，可通过所述移位装置的顶升、顶推，复位，再次顶升、顶推交替作业完成第二组钢梁轨道4的就位安装。
81.实施例2
82.参见图13，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述限位件还包括两个侧板，两个侧板分别设置在所述限位板的两侧。通过侧板的设置，有利于进一步提高对第二组钢梁轨道与顶升机构之间的稳定性，在移动方向以及第二组钢梁轨道的长度方向上均有限制，并且结构简单可靠。
83.实施例3
84.本实施例与实施例1的不同之处在于，所述步骤s2的步骤(c)中，在利用移位装置对所述第二组钢梁轨道4进行精准移位时，先通过所述智能吊装机器人1将所述第二组钢梁轨道4带动吊起并上升指定高度，使得所述第二组钢梁轨道4与后序楼层分离，随后再通过所述移位装置将第二组钢梁轨道4移动至轨道安装位置上。
85.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。