[發明專利]應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置及方法

在審

• 申請號: 202110326197.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113090043A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 吳京;劉晨昱;蔡建國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04G21/18
• 分類號: E04G21/18;H04N7/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，包括:

底座，所述底座上設有若干個底座固定裝置，用于將所述底座臨時固定在下層樓板的特定位置；

設置在所述底座上的多自由度機械臂；

端部平臺，設置在所述多自由度機械臂上，所述端部平臺上設有豎直桿，所述預制水平構件上設有供所述豎直桿插接的卡位；

第一攝像頭，設置在所述端部平臺上，用于對預制水平構件上預留卡位的位置進行識別；

第一距離傳感器，設置在所述端部平臺上，用于對所述預制水平構件與所述端部平臺之間的豎向距離進行檢測；

端部平臺位置傳感器，設置在所述端部平臺上，用于確定所述端部平臺的空間位置和方位；

中央控制器，所述中央控制器的信號輸入端與所述第一攝像頭、第一距離傳感器和端部平臺位置傳感器連接，其信號輸出端與所述多自由度機械臂連接。

2.根據權利要求1所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述底座固定裝置為通過液壓或螺紋方式從底座1伸出的桿件，卡住下層樓板的突起件或凹入點，若干個固定裝置伸向不同的方向，將底座固定。

3.根據權利要求1所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述多自由度機械臂為擁有至少4個自由度的機械臂，用于調整所述端部平臺的位置和方位。

4.根據權利要求1所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述豎直桿的底端安裝在多自由度機械臂的端部平臺上，通過多自由度機械臂的轉動使得豎直桿在整個輔助就位過程中均保持豎直向上狀態，便于插接預制構件的預留卡位。

5.根據權利要求1所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述端部平臺位置傳感器通過多向云臺安裝在所述端部平臺上，包括一個第二攝像頭、一個第二距離傳感器和一個角度傳感器，其中，第二攝像頭接受中央控制器的指令，通過多向云臺的動作尋找并鎖定繪制在下層樓板上的定位軸線，通過第二距離傳感器和角度傳感器的讀數計算多自由度機械臂端部平臺所處的空間位置和方位。

6.根據權利要求1所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述端部平臺位置傳感器為激光雷達接收器。

7.根據權利要求1所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述底座帶有移動裝置。

8.根據權利要求7所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述移動裝置為設置在底座底部的萬向滾輪。

9.根據權利要求7所述的應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，其特征在于，所述移動裝置包括設置在底座1底部的行走輪或履帶，還包括：

動力系統，用于驅動所述行走輪或履帶行走；

底座位置和方位感知系統，用于檢測所述底座的位置和方位；

轉向系統，用于驅動所述行走輪或履帶轉向。

10.一種預制水平構件吊裝時的輔助就位方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）輔助裝置就位

所述輔助裝置包括：底座；設置在所述底座上的多自由度機械臂； 端部平臺，設置在所述多自由度機械臂上，所述端部平臺上設有豎直桿，所述預制水平構件上設有供所述豎直桿插接的插接部；第一攝像頭，用于識別所述預制水平構件與豎直桿的相對位置；第一距離傳感器，用于監測所述預制水平構件與所述端部平臺之間的豎向距離；端部平臺位置傳感器，用于確定所述端部平臺的空間位置和方位；

中央控制器，所述中央控制器的信號輸入端與所述第一攝像頭、第一距離傳感器和端部平臺位置傳感器連接，其信號輸出端與所述多自由度機械臂連接；

操作工人推動應用于預制水平構件吊裝時的輔助就位裝置，或者裝置接受中央控制器的指令自動行走，至其工作位置；

2）輔助裝置安裝固定：

下層樓板提前預留突起件或凹入點，結合底座上的底座固定裝置將此裝置固定；

3）確定機械臂精確位置：

端部平臺位置傳感器通過識別建筑軸線或輔助軸線，或者通過接收工地局域的激光雷達信號，確定機械臂端部平臺所處的空間位置和方位；

4）輔助預制水平構件精確就位的整體過程：

吊車或塔吊將構件送至安裝位置附近，并下落一定距離至輔助裝置上方，首先，第一機械臂A上的第一攝像頭捕捉預制水平構件預留第一卡位a的位置，并通過第一距離傳感器測量第一機械臂A上端部平臺與預制水平構件的豎直距離，中央控制器利用采集到的圖像和數據分析計算出將第一機械臂A上的豎直桿插入第一卡位a時所需的各關節的轉動角度，按照此轉動角度將第一機械臂A的豎直桿插入第一卡位a；

隨后，第二機械臂B豎直桿上的第一攝像頭捕捉此時預制水平構件預留第二卡位b的位置，通過第一距離傳感器測量第二機械臂B上端部平臺與預制水平構件的豎直距離，分析計算出將第二機械臂B上的豎直桿插入第二卡位b時所需的各關節的轉動角度，按照此轉動角度將第二機械臂B的豎直桿插入第二卡位b；

通過機械臂多自由度運動使得豎直桿在整個輔助就位過程中均保持豎直狀態，便于插入預制水平構件的預留卡位內；

根據預制水平構件的預定安裝位置并結合第一機械臂A端部平臺和第二機械臂B端部平臺當前的空間位置和方位，中央控制器對第一機械臂A和第二機械臂B關節的轉動做出指令，第一機械臂A和第二機械臂B上的豎直桿通過卡位推動將預制水平構件送入預定安裝位置，即預制水平構件預留第一卡位a和第二卡位b所處的預定空間位置，實現預制水平構件水平位置的完全就位；

然后，塔吊或吊車放下預制構件，使其下落至預定位置并完成就位擱置，各機械臂端部平臺處的位置傳感器在整個就位過程中不斷向中央控制器傳輸監測到的端部平臺空間位置，實時校核端部平臺的空間位置和方位，防止預制水平構件就位偏差；

5）輔助裝置拆除：

完成對預制水平構件的輔助就位任務后，將各機械臂縮回至原來位置，拆除對裝置的固定，利用安裝在底座下部的移動裝置將裝置移動至下一預制水平構件安裝位置附近，等待下一輔助就位任務。