[發(fā)明專利]隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711483890.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108019219A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖明清;龔彥峰;王少鋒;唐曌
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/12;E21D11/10;E21F17/18
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方可

1.一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，包括車載平臺、導(dǎo)向裝置、水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂、傳感輔助裝置、混凝土施工設(shè)備、注漿設(shè)備和高壓清洗設(shè)備，其中，

所述導(dǎo)向裝置包括軌道、導(dǎo)軌和基座，所述軌道安裝在所述車載平臺上，所述導(dǎo)軌安裝在所述軌道上并且該導(dǎo)軌的縱向與所述車載平臺的縱向一致，所述基座安裝在所述導(dǎo)軌上；

所述水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在所述基座上，并且該水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安裝所述機(jī)械臂，以用于帶動(dòng)所述機(jī)械臂水平回轉(zhuǎn)；

所述機(jī)械臂包括機(jī)身、大臂、小臂、手部和氣動(dòng)手爪，所述機(jī)身安裝在所述基座上，所述機(jī)身通過第一豎向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)鉸接所述大臂，所述大臂通過第二豎向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)鉸接所述小臂，所述小臂通過第三豎向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)鉸接所述手部，所述手部上安裝所述氣動(dòng)手爪，所述第一豎向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、第二豎向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和第三豎向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)均水平設(shè)置；

所述傳感輔助裝置包括圖像傳感器和激光測距儀，并且它們均安裝在所述手部上；

所述混凝土施工設(shè)備、注漿設(shè)備和高壓清洗設(shè)備均安裝在所述車載平臺上，以用于與所述機(jī)械臂配合對隧道進(jìn)行病害整治。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝土施工設(shè)備包括混凝土濕噴機(jī)、混凝土泵和混凝土攪拌機(jī)并且它們依次相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓清洗設(shè)備包括連接在一起的高壓水泵和水箱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在一起的空壓機(jī)和儲氣罐。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述注漿設(shè)備包括連接在一起的注漿泵和砂漿攪拌機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，其特征在于，所述車載平臺上還安裝有多個(gè)照明燈。

7.權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行隧道鉆孔的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)車載平臺停止在隧道病害位置，機(jī)械臂控制系統(tǒng)發(fā)布指令通過液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，氣動(dòng)手爪抓取鉆孔設(shè)備，在設(shè)定程序引導(dǎo)下通過軌道移動(dòng)至作業(yè)位置；

(2)通過水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和機(jī)械臂調(diào)節(jié)鉆孔設(shè)備姿態(tài)，使鉆孔設(shè)備與隧道襯砌表面成設(shè)置角度，通過激光測距儀探測與隧道襯砌表面的間距，以讓鉆孔設(shè)備靠近隧道襯砌需要鉆孔位置進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

8.權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行隧道注漿的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在需要注漿的部位鉆好注漿孔；

(2)氣動(dòng)手爪抓取連接注漿泵的注漿管管口，調(diào)整注漿管管口的姿態(tài)，通過激光測距儀發(fā)射可見激光并人工引導(dǎo)注漿管管口進(jìn)入注漿孔，通過快凝水泥砂漿固定注漿管，最后通過注漿泵向襯砌后注水泥砂漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定一段時(shí)間，吸漿量達(dá)到設(shè)定要求后結(jié)束注漿。

9.權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行隧道打設(shè)錨桿的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對襯砌背后空洞或松散體進(jìn)行注漿充填；

(2)在病害部位鉆錨桿孔，氣動(dòng)手爪抓取自進(jìn)式錨桿設(shè)備，調(diào)整自進(jìn)式錨桿設(shè)備的姿態(tài)，通過激光測距儀發(fā)射可見激光并人工引導(dǎo)至錨桿孔；

(3)啟動(dòng)自進(jìn)式錨桿設(shè)備鉆入錨桿，快速注漿接頭與錨桿尾端連接，通過注漿設(shè)備注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定一段時(shí)間后，吸漿量達(dá)到設(shè)定要求后結(jié)束注漿，最后人工安裝墊板和螺母進(jìn)行封口。

10.權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所述的一種隧道病害綜合整治自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行隧道安裝鋼拱架的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在襯砌病害部位切割和鑿槽：使用四個(gè)機(jī)械臂進(jìn)行操作并且這四個(gè)機(jī)械臂呈長方形布置，其中一個(gè)機(jī)械臂的氣動(dòng)手爪抓取切割設(shè)備并且通過該機(jī)械臂調(diào)整設(shè)備的姿態(tài)來切割襯砌，其他機(jī)械臂的氣動(dòng)手爪抓取破碎混凝土設(shè)備，對隧道襯砌相應(yīng)位置開槽；

(2)各機(jī)械臂同步抓取鋼拱架，調(diào)整氣動(dòng)手爪的高度，使鋼拱架與開槽底面平行，通過機(jī)械臂把鋼拱架頂入開槽中，鋼拱架與槽底面應(yīng)密貼；

(3)氣動(dòng)手爪抓取連接混凝土泵的混凝土輸送管管口，通過激光測距儀發(fā)射可見激光并人工引導(dǎo)混凝土輸送管管口對鋼拱架背后進(jìn)行混凝土回填，回填后對鋼拱架背后壓漿，在掛鋼筋網(wǎng)的情況下，氣動(dòng)手爪抓取連接混凝土濕噴機(jī)的噴頭對鋼筋網(wǎng)進(jìn)行噴射混凝土封閉。