[發明專利]一種采用移動工程機器人進行隧道鉆孔的系統

在審

• 申請號: 201710463045.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107060726A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 祖基能;鄧生保;羅富方;鄒東;王穎;李保國;辛東紅;梁衛兵
• 申請（專利權）人: 廣州普華靈動機器人技術有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 廣州京諾知識產權代理有限公司44407
• 代理人: 麥超群

技術領域

本發明涉及鐵路隧道鉆孔領域，特別是一種采用移動工程機器人進行隧道鉆孔的系統。

背景技術

隨著中國經濟的高速發展，城鎮化進程不斷加快，人民生活水平不斷提高，人們出行方式也發生了重大改變，軌道交通成了人們出行的重要選擇之一，由于它的快捷而經濟，國家為了滿足人們的這種需求不斷加大投入，越來越多的軌道等待建設。為了更快更好的完成施工，軌道交通的從業者們不斷的想方設法提高工作效率，按期完成施工任務，但作為軌道施工的一部分，隧道施工中鉆孔施工工藝還是比較落后的人工作業方式。

而人工作業存在很多缺點：勞動強度大作業人員容易疲勞，不能持繼的以同樣的速度鉆孔，導致效率低；人作作業由于每次鉆孔手持電錘的角度、推進速度、鉆孔深度不一致，打孔質量沒有保證，重復性差。人工作業用人多成本高；人工作業由于人的一時疏忽或多人協作不一致，容易出安全事故安全，作業不安全；燧道中空氣流通不夠、光線照明不足、鉆孔時產生灰塵導致作業環境差。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明的目的是提供一種采用移動工程機器人進行隧道鉆孔的系統，其鉆孔質量高且一致性好，高效可靠，安全快速，又節省人力成本，相同作業時間下，隧道鉆孔作業距離可達到人工鉆孔的數倍。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種采用移動工程機器人進行隧道鉆孔的系統，包括BIM隧道鉆孔模型、CPIII軌道控制網和工程機器人；

其中，BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內較為一致的中文翻譯為建筑信息模型，建筑信息模型是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，建立起三維的建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。其具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。

BIM隧道鉆孔模型：設計出各個孔的位置，并通過Revit二次發程序導出孔參數，所述孔參數包括坐標、孔角度、孔徑、孔深、CPIII孔位坐標、CPIII孔位編號；

高速鐵路工程測量平面控制網分三級布設：CPI為基礎平面控制網，主要勘測、施工、運營維護提供坐標基準；CPII為線路平面控制網，主要勘測和施工提供控制基準；CPIII為軌道控制網，控制點沿軌道方向每隔40-60米成對鋪設，主要為軌道鋪設和運營維護提供控制基準。其中，CP為control points的縮寫。

CPIII軌道控制網：BIM隧道鉆孔模型中，包含有CPIII控制點的位置參數，包括CPIII孔位坐標、CPIII孔位編號；所述CPIII軌道控制網包括控制點定位柱；

所述工程機器人包括軌道移動平臺，所述軌道移動平臺上安裝有動力電源系統、工業計算機、六軸機械手、PLC控制系統、定位系統、攝像系統、鋼筋探測儀、實時激光孔深檢測儀、電錘及集塵系統；所述軌道移動平臺由伺服電機驅動，所述軌道移動平臺在軌道上移動，移動最快速度30KM/H；

所述動力電源為整個工程機器人提供動力和電源，所述動力電源系統連接工業計算機；所述工業計算機分別連接六軸機械手、PLC控制系統、定位系統及攝像系統；所述工業計算機負責處理定位數據和鉆孔數據，給PLC控制系統和六軸機械手下發指令，監控它們的運行狀態；所述六軸機械手的末端連接有電錘，所述電錘可配不同鉆具，可以鉆不同孔徑的孔；

其中，PLC為可編程邏輯控制器，英文全稱是Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統，它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

所述PLC控制系統分別連接鋼筋探測儀、實時激光孔深檢測儀、電錘及集塵系統，所述PLC控制系統控制軌道移動平臺的移動、鋼筋探測儀、實時激光孔深檢測設備、電錘的啟停、集塵系統。

作為本發明的進一步改進：所述定位系統包括激光雷達、RFID、CPIII軌道控制網的控制點定位柱，用于給所述軌道移動平臺定位。

其中，RFID的英文全稱是Radio Frequency Identification，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸；射頻一般是1-100GHz的微波，適用于短距離識別通信。