[发明专利]一种智能化围岩分级机器人系统及方法

说明书

本发明公开一种智能化围岩分级机器人系统及方法，包括：岩石试件夹持装置，包括机械臂和设于机械臂一端的夹爪，所述夹爪将岩块置于岩石试件承载装置上；岩石试件承载装置，包括岩石试件承载板和岩块试件固定装置，所述岩石试件承载板上设有岩块试件固定装置，所述岩块试件固定装置将岩块夹紧；点荷载加压装置，包括加压头、液压缸和伸缩杆，伸缩杆调整加压头与岩块的间距，所述液压缸提供破坏岩块的压力，所述加压头将压力施加在岩块上。简化室内测量岩石单轴抗压强度的流程，可在现场重复多次试验，提高试验结果的准确性，进一步的还可利用点荷载加压测定围岩级别。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种智能化围岩分级机器人系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

很多隧道的建设环境十分恶劣，如处于极端的地质条件(强烈揉皱的岩体、强烈活动的板块构造)和极端的建造环境(高地温、低氧、高寒、瓦斯、岩爆等)中，在极端的建造环境中，现场获取围岩的数据信息更加困难，而隧道在开挖后掌子面十分危险，为保证隧道的安全施工，开展围岩分级具有很强的必要性。机器人装备具有无人化、快速化、安全化的优点，能够深入到人工无法到达的环境中，代替人工完成无法实现的测量作业任务，对于指导极端环境下的隧道施工具有重要意义。因此，极端环境条件下对围岩信息的快速获取和分析、对无人化和快速化具有迫切需求。

传统的围岩分级方法包括两步，首先确定岩体的基本质量，然后根据工程实际确定围岩级别。岩体的基本质量包括岩体的强度指标和岩体的完整度指标，岩石的单轴抗压强度是表征岩石的坚硬程度和指导围岩分级的重要物理力学参数，传统获取岩石单轴抗压强度的方式是采用单轴抗压试验，室内单轴抗压试验的流程包括现场取样、标准制样和室内标准实验，整个过程十分繁琐；且标准的单轴抗压试验期长，制样成本高，不能快速指导隧道的施工。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种智能化围岩分级机器人系统及方法，简化室内测量岩石单轴抗压强度的流程，可在现场直接进行岩石单轴抗压强度试验，并且可在现场重复多次试验，提高试验结果的准确性，进一步的还可利用点荷载加压测定围岩级别。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种智能化围岩分级机器人系统，包括：机器人车体，以及设于机器人车体上的岩石试件承载装置、点荷载加压装置和岩石试件夹持装置；

所述岩石试件夹持装置包括机械臂和设于机械臂一端的夹爪，所述夹爪将岩块置于岩石试件承载装置上；

所述岩石试件承载装置包括岩石试件承载板和岩块试件固定装置，所述岩石试件承载板上设有岩块试件固定装置，所述岩块试件固定装置将岩块夹紧；

所述点荷载加压装置包括加压头、液压缸和伸缩杆，伸缩杆调整加压头与岩块的间距，所述液压缸提供破坏岩块的压力，所述加压头将压力施加在岩块上。

作为可选择的实施方式，所述岩石试件固定装置包括一组可伸缩的夹持件，所述夹持件呈十字型设置，用于固定岩块。

作为可选择的实施方式，所述岩石试件承载装置还包括承载板连接转动轴；所述岩石试件承载板通过承载板连接转动轴与机器人车体连接。

作为可选择的实施方式，所述承载板连接转动轴通过旋转，将岩石试件承载板上被压碎后的岩块进行清理。

作为可选择的实施方式，所述岩石试件承载板上设有贯穿的通孔，所述承载板连接转动轴通过通孔贯穿连接在岩石试件承载板上。

作为可选择的实施方式，所述加压头包括两个加压头，分别位于岩石试件承载板上下两侧。

作为可选择的实施方式，所述伸缩杆的一端连接液压缸，另一端连接在机器人车体上。