[实用新型]一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人

权利要求书

1.一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于，主要包括：行走轨道车（1）、电控系统（2）、柴油发电机（3）、液压站（4）、伺服液压系统（5）、横移机构（6）、折臂系统（7）、钻孔系统（8）以及若干传感器；

行走轨道车（1）的车辆平台（11）上前侧布置电控柜、柴油发电机（3）、液压站（4）和伺服液压系统（5），后侧布置横移机构（6）；横移机构（6）上安装折臂系统（7），折臂系统（7）的末端为钻孔系统（8）；伺服液压系统（5）按控制系统的指令驱动各相关液压元器件按序运转，并收集运转过程中的相关数据反馈至电控系统（2）；电控系统（2）安装在电控柜内，是以PLC为核心的控制系统，在人工标定初始施工点后，由电控系统（2）控制伺服液压系统（5），机器人按标定点位自动进行重复施工。

2.如权利要求1所述的一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于：行走轨道车（1）是伺服驱动的轨道RGV台车，包括车辆平台（11）、驱动轮（12）和拖行轮，用于实现机器人沿轨道行驶、纵向方向的精确进给；车辆平台（11）底部设有四个驱动轮（12），驱动轮（12）上安装电磁刹车装置；前侧额外增加了一对可垂直升降的拖行轮便于高速拖行运输，电控系统能实现驱动轮与拖行轮的自动切换。

3.如权利要求1所述的一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于：横移机构（6）包括横移底座（61）和横移滑座（62）；横移底座（61）固定在车辆平台（11）上，其上安装两条直线导轨，并在中间焊接一条型材安装齿条；横移滑座（62）下方安装导向滑块，沿横移底座（61）上的直线导轨运动；折臂系统（7）的底座（71）安装在横移滑座（62）上；横移滑座（62）下方还安装一个齿轮，通过伺服电机驱动齿轮齿条运动，横移滑座（62）带动折臂系统（7）实现横向移动。

4.如权利要求1所述的一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于：折臂系统（7）主要包括底座（71）、折臂回转机构（72）、主支撑臂（73）、仰角调节液压缸（74）、伸缩主臂（75）、两级液压缸（76）、一级伸缩臂（77）、二级伸缩臂（78）。

5.如权利要求4所述的一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于：折臂回转机构（72）安装在底座（71）上，转动范围为360°；主支撑臂（73）用于支撑伸缩主臂（75）和仰角调节液压缸（74）；仰角调节液压缸（74）上安装角度传感器，通过伺服液压系统（5）和电控系统（2）调节仰角调节液压缸（74）的伸缩量，实现伸缩主臂（75）的角度控制：伸缩主臂（75）与水平面的夹角调节范围为-65°～90°；两级液压缸（76）为伸缩式液压缸，加装拉线式位移传感器，用于实现一级伸缩臂（77）和二级伸缩臂（78）的逐级伸缩；折臂系统（7）满足了最高施工点与最低施工点相差6650mm、侧面最近点与最远点相差1900mm的尺寸要求。

6.如权利要求1所述的一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于：钻孔系统（8）主要包括回转连接机构（81）、主框架（82）、前部框架（83）、顶紧机构（84）、1号钻孔机构（85）、2号钻孔机构（86）；前部框架（83）与主框架（82）固定连接，前部框架（83）上左右各安装一条导轨；回转连接机构（81）安装在主框架（82）上，连接折臂系统（7）及钻孔系统（8）；回转连接机构（81）上安装角度传感器，通过内部的双向变量马达驱动蜗轮蜗杆回转支承，带动主框架（82）旋转，实现钻孔系统（8）的整体回转角度调节；钻孔系统（8）还安装钢筋检测传感器，用于检查钻孔位置附件是否有钢筋，并将检测数据发送至电控系统。

7.如权利要求6所述的一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其特征在于：1号钻孔机构（85）和2号钻孔机构（86）结构相同，主要包括钻头组件（851）、钻头摆动机构（852）、钻头进给机构（853）、钻头升降机构（854）和钻孔机构框架（855）；

钻头升降机构（854）安装在主框架（82）内部空腔中，布置在1号钻孔机构（85）和2号钻孔机构（86）之间；钻头升降机构（854）主要由液压油缸加装拉杆式位移传感器构成，配合伺服液压系统（5）和电控系统（2），通过油缸伸缩带动钻孔机构框架（855）沿前部框架（83）上安装的导轨升降滑动，从而控制1号钻孔机构（85）和2号钻孔机构（86）的间距位置；

钻头组件（851）置于钻孔机构框架（855）的空腔中，主要包括电锤、电锤安装座和进给连接座，电锤固定在电锤安装座上；

钻头摆动机构（852）主要由回转马达、回转支承座、回转减速机构加装角度传感器构成；回转支承座固定在钻孔机构框架（855）外侧，通过回转马达带动电锤安装座小幅度回转摆动，实现电锤角度的微调，以保证电锤钻孔与隧道壁面的垂直；

钻头进给机构（853）安装在钻头组件（851）的进给连接座上，布置在钻孔机构框架（855）的另一侧，主要由液压油缸加装拉杆式位移传感器构成，当电锤角度确定后，钻头进给机构（853）用于实现钻孔深度的控制。