[实用新型]一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人

说明书

一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，主要包括：行走轨道车、电控系统、柴油发电机、液压站、伺服液压系统、横移机构、折臂系统、钻孔系统。折臂系统可横移、回转，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；钻孔系统为搭载两个钻孔电锤的多自由度旋转框式结构，满足一次同时打两个孔、打孔深度可控、两个孔的位置角度可以单独进行调节的要求。该钻孔机器人自动化和智能化程度较高，在人工标定初始施工点后，由电控系统控制液压系统，机器人按标定点位自动进行重复施工，大幅度提高钻孔效率，减轻人工劳动强度。

技术领域

本实用新型涉及钻孔设备领域，尤其涉及一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人施工领域。

背景技术

随着我国城市轨道交通建设的快速发展，地铁隧道占比越来越多，地铁隧道受电接触网、侧壁电缆、管道以及紧急输送平台等机电安装需要在管片上钻大量的安装孔。地铁隧道钻孔面临钻孔数量大幅增加、隧道类型多种多样、施工周期日益紧张、施工要求逐年提高的现状。传统的钻孔工作利用一些工装设备代替人工作业，但自动化与智能化程度不足。

针对上述问题，对于隧道支架的安装孔钻取，中国实用新型专利CN 106401940120B公开了一种地铁隧道悬挂自动打孔台车，该台车适用于盾构法形成的圆形隧道断面和明挖法形成的矩形隧道断面，能在隧道壁的不同位置同时自动打多组孔，但无法解决钻孔间距的控制、角度调整问题；实用新型专利CN 209277808 U公开了一种采用履带式底盘的隧道自动钻孔机，该设备主油缸绕横轴转动角度即工作断面范围为240°，但存在两个主要问题：一方面由于电钻安装架与主油缸安装座采用液压缸和铰链连接，电钻角度调整程度有限，不能保证钻头垂直于隧道壁面，因此不适于马蹄形、矩形、U形等断面隧道钻孔；另一方面该钻孔机不能解决两个或多个钻头同时钻孔的问题，施工效率较低。同时以上方案还存在以下问题：(1) 智能性不足，无法实现自动调整姿态、自动规避管片钢筋等方面的智能控制，无法适应现场复杂多变的施工要求；(2)无法满足目前多种类型和尺寸规格的隧道施工，包括最大施工范围，以及最小隧道界限的干涉问题。

本实用新型针对地铁隧道的管片钻孔施工，设计一种自动化和智能化程度较高的钻孔机器人，在人工标定初始施工点后，由电控系统控制液压系统，机器人按标定点位自动进行重复施工。在施工过程中，实现自动行走定位、自动规避管片钢筋和障碍。在结构方面，本实用新型采用了行走轨道车作为底层，沿轨道走行、定位；折臂系统实现在水平面上横移、回转、变幅伸缩；执行部件为搭载两个电锤的多自由度旋转框式结构，旋转角度、间距、深度灵活可调。在自动化方面，本实用新型采用了精密测控和液压伺服控制的方式来实现自动化，并集成了多种先进传感器编写专用算法来实现智能化。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，通过液压钻孔机器人自动完成各类型地铁隧道管片上的钻孔施工。

本实用新型设定沿钢轨延伸的方向为纵向，垂直于钢轨延伸的方向为横向；设定纵向安装电控柜和柴油发电机一侧为前侧，安装横移机构一侧为后侧。

本实用新型第一方面提供一种用于地铁隧道管片钻孔施工的钻孔机器人，其主要包括：行走轨道车、电控系统、柴油发电机、液压站、伺服液压系统、横移机构、折臂系统、钻孔系统；行走轨道车的车辆平台上前侧布置电控柜、柴油发电机、液压站和伺服液压系统，后侧布置横移机构；横移机构上安装折臂系统，折臂系统末端执行机构为钻孔系统。

优选的是，行走轨道车用于实现机器人沿轨道行驶、纵向方向的精确进给，其主体为伺服驱动的轨道RGV台车，车辆平台底部设有4个驱动轮，驱动轮上安装电磁刹车装置。

更优选的是，行走轨道车底部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。

优选的是，所述柴油发电机为机器人的液压站和电控系统提供动力，机器人在数十公里的作业行程不需要外接电源。