[發明專利]一種土木工程機械及其控制方法

在審

• 申請號: 201711147725.3
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107989338A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 段瑋瑋;黃柱;李強
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: E04F21/08
• 分類號: E04F21/08;E01C23/09;E04F21/18
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及土木工程設備領域，具體地涉及一種土木工程機械及其控制方法。

背景技術

在市政建設中，如修建防撞欄、路面修復和花圃整平，以及在家庭住房裝修中進行的粉墻、刷漆、粘貼壁紙等均需要進行一種將一個平面或多個平面鋪滿某種物料的工作，具有施工區域邊界形狀簡單且常為方形的特點，施工裝置需沿某一條工作軌跡，遍歷施工區域進行施工。目前這些施工工作常有人工或借助專用的機械來完成，人工完成具有效率低下、施工質量不高的缺點，而專用機械則有自動化程度低、通用性差的缺陷，嚴重制約了工程建設的效率和質量，增加施工成本。因而需要研發出一種適用范圍廣的自動化程度高的土木工程機械。

中國專利CN 103397769 A，公開日2013年11月20日，一種自動刷墻機，包括左端支架和右端支架，左端支架和右端支架上分別活動安裝有帶傳感器的移動塊，帶傳感器的移動塊之間安裝有第一絲杠，第一絲杠上安裝有噴漆裝置，通過移動塊的移動和絲杠的轉動帶動噴漆裝置遍歷施工區域進行噴漆施工，能夠進行自動噴漆，噴漆均勻而且效率高。但左端支架和右端支架不能移動，限制了噴漆的區域，且只能進行垂直面噴漆不能對房屋頂部進行噴漆作業。

中國專利號CN 102102337 A，公開日2011年6月20日，一種土木工程機械和用于控制土木工程機械的方法，公開了一種自驅動土木工程機械及其控制方法，該自驅動土木工程機械由底盤、作業單元、驅動單元和控制單元組成，控制單元帶有定位裝置，驅動單元能夠在控制單元的控制下驅動底盤沿預設曲線運動，通過固定在底盤上的作業單元進行施工作業，具有自動化程度高和較寬的適用范圍，但其作業單元固定在底盤上，無法進行升降、轉位和旋轉，限制了改裝置的適用范圍。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的土木工程機械功能單一集成度低、自動化程度低的問題。提出了一種自動化的能夠適用多種施工作業的土木工程機械，以及用于控制該土木工程機械的方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案為：一種土木工程機械，包含可移動底座、作業臂、施工單元、定位基準和控制單元，其特征在于，所述可移動底座包含底座驅動單元，所述底座驅動單元驅動可移動底座作平移和/或旋轉移動，底座驅動單元受所述控制單元控制；所述作業臂始端鉸接在可移動底座上，所述作業臂末端連接施工單元，所述作業臂包含至少三個首尾相互鉸接安裝可相互擺動的移動臂，所述移動臂和施工單元受控制單元的控制；所述控制單元包含工作軌跡選擇單元、存儲器、角位移傳感器和定位單元，所述存儲器用于儲存移動臂工作長度和若干個工作軌跡，所述工作軌跡選擇單元用于選取工作軌跡，所述角位移傳感器安裝在移動臂上，用于檢測移動臂相對于可移動底座旋轉的角位移和移動臂之間相對擺動的角位移，所述定位單元布置在可移動底座上，定位單元用于檢測出自身相對于定位基準單元的空間位置；所述定位基準包含至少三個基準單元，所述基準單元布置在施工現場，所述基準單元與所述控制單元電連接，所述控制單元包含一個用于輸入基準單元坐標的基準輸入單元。

可移動底座可以沿地面或支撐面進行平移和/或旋轉運動，帶動安裝在其上的作業臂轉移，作業臂包含能夠旋轉或擺動至少三個移動臂，作業臂末端固定施工單元，在移動臂的帶動下，施工單元能夠移動和轉位，從而能夠滿足不同位置或角度的施工需要，如對垂直墻面或天花板進行施工作業，在角位移傳感器定位裝置的幫助下，控制單元能夠控制驅動單元和作業臂使施工單元沿預設的工作軌跡以設定的移動速率進行移動并遍歷施工區域，將定位基準設置在施工現場，能夠使得可移動底座的空間位置檢測更加準確，提高施工作業的質量。

作為優選，所述控制單元還包含有第二定位單元，所述第二定位單元固定在施工單元上。在施工單元上安裝第二定位單元，能夠使得施工單元的空間位置檢測更加準確，提高施工作業的質量。

作為優選，所述施工單元具有多個可相互更換的用于不同施工項目的施工模塊。在進行不同項目施工時，僅需更換對應的施工模塊并重新選擇工作軌跡即可，方便快捷。

作為優選，所述施工單元包含用于在墻面施加構造或使墻面發生變化的施工模塊。在市政建設及住房裝修中，均包含有大量的墻面施工作業，將適用于墻面施工的施工模塊集成到本發明土木工程機械中，可以減少墻面施工需要的設備數量，加快施工進度。