本發(fā)明屬于鋼結(jié)構(gòu)，具體涉及一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人及施工方法。

背景技術(shù)：

1、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的廣泛應(yīng)用中，包括超高層辦公樓、大跨空間結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接的施工方式仍然面臨著自動化程度較低的問題。與傳統(tǒng)制造業(yè)中廣泛使用的先進設(shè)備進行的螺栓連接裝配相比，建筑業(yè)中的鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接大多依賴于人工手動操作，這種施工方式不僅效率低下，耗時費力，而且在鋼結(jié)構(gòu)工程中螺栓連接節(jié)點數(shù)量眾多的情況下，更是加重了施工負擔(dān)。此外，由于螺栓安裝需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計的原位進行，這通常涉及到高空作業(yè)，使得工人的施工危險系數(shù)顯著增高。因此，對于鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接的施工工藝進行改進，提高自動化程度，優(yōu)化施工效率，并改善施工條件，成為了一個迫切的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人及施工方法，解決目前人工高空作業(yè)危險系數(shù)高，高強螺栓連接工程量大，螺栓欠擰和超擰的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提出了一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，包括：行進模塊、螺栓連接模塊、螺栓儲存供料模塊以及電源供應(yīng)模塊；

3、所述行進模塊包括行走動力系統(tǒng)，用于在鋼梁的上翼緣板上行走；

4、所述螺栓儲存供料模塊與所述行進模塊連接，跟隨所述行進模塊移動，所述螺栓儲存供料模塊用于存儲螺栓；

5、所述螺栓連接模塊包括機器人本體以及多自由度機器人臂，所述機器人本體與所述行進模塊連接，跟隨所述行進模塊移動；所述多自由度機器人臂用于抓取所述螺栓儲存供料模塊存儲的螺栓并將其緊固于鋼梁的目標位置；

6、所述電源供應(yīng)模塊用于為所述行進模塊、所述螺栓連接模塊以及所述螺栓儲存供料模塊供電。

7、進一步地，所述行走動力系統(tǒng)包括底盤、萬向輪、驅(qū)動電機、第一連桿組件和第一移動機構(gòu)；

8、所述底盤的頂部連接有所述螺栓連接模塊和所述螺栓儲存供料模塊；所述底盤的四周設(shè)置有所述萬向輪，所述驅(qū)動電機與所述萬向輪連接，用于驅(qū)動所述萬向輪在所述鋼梁的上翼緣板上行走；

9、所述第一移動機構(gòu)夾持在所述上翼緣板的兩側(cè)；

10、所述第一連桿組件的一端與所述上翼緣板的兩側(cè)的所述第一移動機構(gòu)連接，驅(qū)動兩側(cè)的所述第一移動機構(gòu)相靠近或遠離；所述第一連桿組件的另一端與所述底盤鉸接，以實現(xiàn)所述第一移動機構(gòu)和所述第一連桿組件在所述上翼緣板上擺動。

11、進一步地，所述行走動力系統(tǒng)還包括第一頂升機構(gòu)；所述第一頂升機構(gòu)連接所述底盤和所述第一連桿組件，用于頂升所述第一連桿組件。

12、進一步地，所述第一移動機構(gòu)包括兩個第一移動滑軌以及兩組第一側(cè)輪；兩個所述第一移動滑軌夾持在所述上翼緣板的兩側(cè)，所述第一移動滑軌與所述上翼緣板之間設(shè)置有所述第一側(cè)輪。

13、進一步地，所述行進模塊還包括安全輔助轉(zhuǎn)向行走機構(gòu)；所述安全輔助轉(zhuǎn)向行走機構(gòu)包括第二連桿組件和第二移動機構(gòu)；

14、所述第二移動機構(gòu)夾持在所述上翼緣板的兩側(cè)，所述第一移動機構(gòu)和所述第二移動機構(gòu)沿所述上翼緣板的長度方向間隔設(shè)置；所述第一連桿組件和所述第二連桿組件沿所述上翼緣板的長度方向間隔設(shè)置；

15、所述第二連桿組件的一端與所述第二移動機構(gòu)連接，驅(qū)動兩側(cè)的所述第二移動機構(gòu)相靠近或遠離；所述第二連桿組件的另一端與所述底盤鉸接，以實現(xiàn)所述第二移動機構(gòu)和所述第二連桿組件在所述上翼緣板上擺動。

16、進一步地，所述安全輔助轉(zhuǎn)向行走機構(gòu)還包括第二頂升機構(gòu)；所述第二頂升機構(gòu)連接所述底盤和所述第二連桿組件，用于頂升所述第二連桿組件。

17、進一步地，所述機器人還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊包括激光位移傳感器；所述激光位移傳感器設(shè)置于所述第一移動機構(gòu)和所述第二移動機構(gòu)上。

18、進一步地，所述螺栓連接模塊還包括機器人自動快換裝置；所述機器人自動快換裝置包括用于與所述多自由度機器人臂末端的執(zhí)行機構(gòu)連接的四爪夾持手爪、人形機械手、電動扳手和鉸刀。

19、進一步地，所述螺栓儲存供料模塊包括料倉儲存本體、螺栓儲存屜、升降推送機構(gòu)以及水平推送機構(gòu)；

20、所述料倉儲存本體上設(shè)置有多層所述螺栓儲存屜；所述螺栓儲存屜內(nèi)存儲有螺栓；

21、所述升降推送機構(gòu)安裝于所述料倉儲存本體的一側(cè)，與所述水平推送機構(gòu)連接，用于推動所述水平推送機構(gòu)升降；

22、所述水平推送機構(gòu)與任一層的所述螺栓儲存屜活動連接，用于驅(qū)動所述螺栓儲存屜水平移動。

23、第二方面，本發(fā)明還提出一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接的施工方法，采用上述的鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人實施，所述施工方法包括以下步驟：

24、起吊存儲有螺栓的所述鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人至鋼梁之上；

25、啟動所述鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，所述行進模塊引導(dǎo)所述鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人在所述鋼梁的上翼緣板上行走至作業(yè)點；

26、利用所述螺栓連接模塊抓取所述螺栓儲存供料模塊存儲的螺栓，并將抓取的螺栓緊固于所述鋼梁的目標位置，完成該作業(yè)點的螺栓緊固作業(yè)；

27、所述行進模塊引導(dǎo)所述鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人行走至下一個作業(yè)點，利用所述螺栓連接模塊進行下一個作業(yè)點的螺栓緊固作業(yè)；重復(fù)該步驟，直至完成全部作業(yè)點的螺栓緊固作業(yè)；

28、將所述鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人吊裝至地面。

29、本發(fā)明的有益效果是：可用于框架結(jié)構(gòu)主梁與次梁高強螺栓連接、牛腿與梁高強螺栓連接，同時不限于其他可在鋼梁行走結(jié)構(gòu)類型；機器人可完成同主梁相鄰次梁間的螺栓連接作業(yè)，無需吊運，減少起吊設(shè)備作業(yè)時間，同時機器人在行進過程中不受鋼梁腹板加勁肋等附加構(gòu)件的影響；特別的，機器人搭載螺栓儲存供料模塊，進一步提高高強螺栓現(xiàn)場連接施工效率。

技術(shù)特征：

1.一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，包括：行進模塊、螺栓連接模塊、螺栓儲存供料模塊以及電源供應(yīng)模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述行走動力系統(tǒng)包括底盤、萬向輪、驅(qū)動電機、第一連桿組件和第一移動機構(gòu)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述行走動力系統(tǒng)還包括第一頂升機構(gòu)；所述第一頂升機構(gòu)連接所述底盤和所述第一連桿組件，用于頂升所述第一連桿組件。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述第一移動機構(gòu)包括兩個第一移動滑軌以及兩組第一側(cè)輪；兩個所述第一移動滑軌夾持在所述上翼緣板的兩側(cè)，所述第一移動滑軌與所述上翼緣板之間設(shè)置有所述第一側(cè)輪。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述行進模塊還包括安全輔助轉(zhuǎn)向行走機構(gòu)；所述安全輔助轉(zhuǎn)向行走機構(gòu)包括第二連桿組件和第二移動機構(gòu)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述安全輔助轉(zhuǎn)向行走機構(gòu)還包括第二頂升機構(gòu)；所述第二頂升機構(gòu)連接所述底盤和所述第二連桿組件，用于頂升所述第二連桿組件。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述機器人還包括傳感器模塊，所述傳感器模塊包括激光位移傳感器；所述激光位移傳感器設(shè)置于所述第一移動機構(gòu)和所述第二移動機構(gòu)上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述螺栓連接模塊還包括機器人自動快換裝置；所述機器人自動快換裝置包括用于與所述多自由度機器人臂末端的執(zhí)行機構(gòu)連接的四爪夾持手爪、人形機械手、電動扳手和鉸刀。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人，其特征在于，所述螺栓儲存供料模塊包括料倉儲存本體、螺栓儲存屜、升降推送機構(gòu)以及水平推送機構(gòu)；

10.一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接的施工方法，采用如權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人實施，其特征在于，所述施工方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接機器人及施工方法。包括：行進模塊、螺栓連接模塊、螺栓儲存供料模塊以及電源供應(yīng)模塊；行進模塊包括行走動力系統(tǒng)，用于在鋼梁的上翼緣板上行走；螺栓儲存供料模塊與行進模塊連接，跟隨行進模塊移動，螺栓儲存供料模塊用于存儲螺栓；螺栓連接模塊包括機器人本體以及多自由度機器人臂，機器人本體與行進模塊連接，跟隨行進模塊移動；多自由度機器人臂用于抓取螺栓儲存供料模塊存儲的螺栓并將其緊固于鋼梁的目標位置；本發(fā)明可用于框架結(jié)構(gòu)主梁與次梁高強螺栓連接、牛腿與梁高強螺栓連接；無需吊運，減少起吊設(shè)備作業(yè)時間，提高效率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃志強,余亞兵,石軍,肖俊,熊興超,趙端鋒,張寶燕,王敏,寧黎明,牛立碩
受保護的技術(shù)使用者：中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9