СТРОИТЕЛЬНЫЙ РОБОТ

Полезная модель относится к роботостроению, а именно к портальным роботам преимущественно для плановой застройки территорий малоэтажными домами.
Известны строительные роботы [патенты РФ на изобретение №2001221 С1 от 1992 г., №2080243 С1 от 1992 г., №2022770 С1 от 1988 г., заявки США №20100025349 А1 от 2006 г., №20150030712 А1 от 2014 г., заявка Германии №20130004610 А1 от 2011 г. и другие], включающие рельсовые пути, платформу, козловую систему перемещения платформы в горизонтальной и вертикальной плоскости, рабочий инструмент (экструдер или сварочный аппарат) и систему управления.
За прототип выбран строительный робот [патент США на изобретение №7641461 В2 от 21.01.2003 г., Е04В, В29С 67/00], содержащий рельсовые пути, основную платформу, козловую систему перемещения основной платформы в горизонтальной и вертикальной плоскости, дополнительную платформу с экструдером, связанную с основной платформой с возможностью вертикального перемещения, систему приготовления и подачи рабочей строительной смеси в экструдер, систему управления.
К недостаткам прототипа относится сложность позиционирования экструдера в горизонтальной плоскости, так как приводы перемещений козловой системы и платформы не могут обеспечить высокой точности перемещения экструдера, что может привести к браку при строительстве.
Задачей полезной модели является повышение качества строительных работ за счет повышения точности позиционирования экструдера.
Это достигается тем, что строительный робот, содержащий козловую систему, на которой установлены система управления, основная платформа с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскости, с которой соединена с возможностью вертикального перемещения дополнительная платформа с экструдером, и система приготовления и подачи рабочей строительной смеси в соединенный с ней экструдер, содержит механизм параллельной структуры, жестко закрепленный на дополнительной платформе, при этом экструдер закреплен на рабочей площадке механизма параллельной структуры.
Механизм параллельной структуры целесообразно выполнить в виде гексапода, так как исследования показали, что среди механизмов параллельной структуры он обладает наибольшей точностью позиционирования.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема строительного робота, а на фиг. 2 - узел гексапода.
Строительный робот содержит козловую систему, которая состоит из двух стоек 1, установленных на рельсовых путях 2 с возможностью перемещения при помощи соответствующих приводов (не указаны). Стойки козловой системы соединены в верхней части направляющей 3 с возможностью ее вертикального перемещения. На направляющей 3 установлена основная платформа 4 с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскости по направляющей 3 за счет соответствующего привода (не указан).
Дополнительная платформа 5 соединена, например, стойкой 6 с основной платформой 4 с возможностью ее вертикального перемещения. На дополнительной платформе 5 жестко закреплен, например, болтами модуль точных перемещений 7, который выполнен в виде механизма параллельной структуры, например гексапода, на рабочей площадке 8 которого закреплен экструдер 9.
На направляющей козловой системе также закреплена система 10 приготовления и подачи рабочей строительной смеси, соединенная с экструдером 9 гибким шлангом 11, который предохраняет от перегибания система 12. На одной из стоек козловой системы закреплена, например, сваркой система управления 13.
Система управления 13 обеспечивает слаженную работу всех приводов, основных и вспомогательных механизмов строительного робота по заданной программе.
Перед установкой строительного робота на площадке выполняют подготовительные работы: планировку поверхности земли на месте будущего дома, роют траншею под фундамент, укладывают рельсовые пути 2, на которых монтируются стойки 1, направляющая 3, основная платформа 4, дополнительная платформа 5, стойка 6, модуль точных перемещений 7 (например, гексапод), на рабочей площадке 8 которого закреплен экструдер 9, устанавливаются реперные знаки.
Строительный робот работает следующим образом.
Включается система 10 приготовления и подачи рабочей строительной смеси, которая насосом по гибкому шлангу 11, расположенному в системе 12, предохраняющей от перегибания, подается в экструдер 9. По заданной программе робот начитает строить фундамент первого дома, укладывая послойно рабочую смесь (метод торкретирования).
Система управления 13 обеспечивает слаженную работу всех приводов, основных и вспомогательных механизмов строительного робота по заданной программе.
Система управления 13 по реперным знакам определяет точное положение дополнительной платформы 5. Приводы портальной системы смещают основную платформу 4 в начальное положение. Система управления оценивает погрешность приводов перемещения дополнительной платформы 5 по координатным осям X, Y и Z и, при помощи приводов гексапода 7, компенсирует погрешности. Это обеспечивает высокое качество строительных работ за счет повышения точности позиционирования экструдера.
По окончании строительства фундамента первого дома робот перемещается по рельсовым путям 2 на место строительства второго дома и строит там фундамент.
На месте первого дома выполняется планировка земли внутри и вне дома. Строительный робот возвращается на место первого дома, уточняет свое положение и по заданной программе начинает заливать пол, строить наружные стены и перегородки дома.
В процессе строительства, по сигналу системы управления, в стены и перегородки закладываются коробки окон и дверей.
Закончив строительство стен и перегородок, строительный робот перемещается по рельсовым путям 2 на место строительства второго дома и строит там стены и перегородки.
На первом доме, применяя обычную механизацию, выполняется отделка, укладывается перекрытие и возводится крыша дома.
Высокая точность позиционирования экструдера, обеспеченная работой модуля точных перемещений (например, гексапода), обеспечивает высокое качество строительства, что позволяет максимально снизить объем вспомогательных работ при отделке дома.
Строительный робот позволяет в автоматическом режиме выполнять около 70% наиболее трудоемких работ при строительстве серии малоэтажных домов.