大型预制构件预应力张拉机器人的制作方法

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1.本实用新型涉及一种机器人，具体是一种适用于针对桥梁的预制桥梁承台构件及预制基桩构件、针对大型建筑物的预制梁构件及预制柱构件等大型预制构件进行自动预应力张拉的机器人，属于建筑机械装备技术领域。

背景技术：

2.pc(precast concrete)即混凝土预制件，简称pc构件，被广泛应用于建筑、交通、水利等领域。针对桥梁的预制桥梁承台构件及预制基桩构件、大型建筑物的预制梁构件及预制柱构件等大型预制构件，通常需要进行预应力张拉来应对结构本身所受到的荷载。预应力张拉就是在构件中提前施加拉力，使得被施加预应力张拉构件承受压应力，进而使得其产生一定的形变，来应对包括构件自身重量的荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载作用等结构本身所受到的荷载。即，在工程结构构件承受外荷载之前，对受拉工程结构构件模块中的钢绞线施加预拉应力，以提高构件的抗弯能力和刚度、推迟裂缝出现的时间、增加构件的耐久性。
3.预应力张拉目前通常使用波纹管、钢绞线、锚板、夹片、张拉千斤顶等，将波纹管预制入pc构件内，将钢绞线束穿过波纹管，然后在钢绞线的两端安装锚板和夹片、并通过人工安装张拉千斤顶进行对称张拉，通过人工读取张拉千斤顶上的压力表数值和通过钢板尺测量张拉千斤顶的伸长值的方式控制张拉力，完成预应力张拉后撤除张拉千斤顶、并截断多余的钢绞线，最后向波纹管内灌浆封锚即可。这种传统的人工操作的预应力张拉方式存在以下缺陷：
4.1.通过人工读取张拉千斤顶上的压力表数值和通过钢板尺测量张拉千斤顶伸长量的控制张拉力方式存在误差较大、不准确的问题；
5.2.针对大型预制构件，通常是在同一大高度立面内均布有多个预留的张拉孔，需按照设定的张拉顺序依次进行张拉，一方面，占用资源较多，通常双向张拉配套两套张拉设备，每套张拉设备需要一台龙门吊及4个人工配合；另一方面，操作人员通常需登高安装张拉千斤顶，不仅劳动强度大、而且存在较大的安全隐患；再一方面，张拉千斤顶的安装通常通过三脚架配合手拉葫芦吊装安装的方式，或者通过固定安装在大型预制构件顶部的悬臂配合电动葫芦吊装安装的方式，不仅三脚架或悬臂梁的定位安装需额外耗费时间，而且工作范围有限、通常需要重新定位三脚架或悬臂梁，同时，预应力张拉作业时需保证张拉千斤顶的轴向方向垂直对正锚板，因此张拉千斤顶的安装操作繁复、耗时长、预应力张拉作业效率较低。

技术实现要素：

6.针对上述问题，本实用新型提供一种大型预制构件预应力张拉机器人，能够在实现现场机动部署和快速部署的前提下实现张拉千斤顶的自动定位安装，且能够实现准确控制控制张拉力，特别适用于对大型预制构件进行预应力张拉。
7.为实现上述目的，本大型预制构件预应力张拉机器人包括车体和设置在车体上的行走装置、张拉装置和电控装置；
8.所述的行走装置包括设置在车体底部的行走底盘，行走底盘包括车轮、车轮驱动部件和车轮转向结构；
9.所述的张拉装置包括多关节机械臂和张拉千斤顶；多关节机械臂的基节通过回转支承安装在车体上、且基节或车体上设有包括基节回转驱动电机的基节回转驱动机构，多关节机械臂至少包括沿左右方向移动的x坐标驱动总成、沿前后方向移动的y坐标驱动总成和沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成；张拉千斤顶固定安装在多关节机械臂的末节末端，张拉千斤顶通过液压管路和控制阀组与安装在车体上的液压泵站连接；
10.所述的电控装置包括控制器、行走控制回路和张拉控制回路，控制器分别与行走装置的行走底盘、多关节机械臂的坐标驱动总成以及液压泵站的控制阀组电连接。
11.作为本实用新型的进一步改进方案，张拉千斤顶通过沿x方向的水平轴线为旋转轴线的a坐标旋转驱动总成或沿y方向的水平轴线为旋转轴线的b坐标旋转驱动总成与多关节机械臂的末节末端安装连接，a坐标旋转驱动总成或b坐标旋转驱动总成与控制器电连接。
12.作为本实用新型的进一步改进方案，多关节机械臂的基节底部对应多关节机械臂悬伸方向的反方向位置设有配重。
13.作为本实用新型的进一步改进方案，配重通过包括平移驱动电机的导向平移控制机构与多关节机械臂的基节安装连接、且配重的平移方向对应多关节机械臂的悬伸方向，平移驱动电机与控制器电连接；多关节机械臂基节底部的回转支承上设有与控制器电连接的压力传感器，电控装置还包括配重平移控制回路。
14.作为本实用新型的进一步改进方案，张拉千斤顶上设有与控制器电连接的距离传感器。
15.作为本实用新型的进一步改进方案，张拉千斤顶上设有与控制器电连接的模式识别传感器，模式识别传感器基于机器视觉。
16.作为本实用新型的进一步改进方案，电控装置还包括无线收发控制模块和数据传输控制回路，控制器与无线收发控制模块电连接。
17.作为本实用新型的一种实施方式，行走底盘是履带式结构。
18.与现有技术相比，本大型预制构件预应力张拉机器人的控制器可根据输入的预制构件上张拉孔的具体方位自行移动并定位至预制构件前的设定位置，施工人员在每个张拉孔上套接安装底锚板以及底夹片后，控制器可首先控制多关节机械臂坐标移动、使张拉千斤顶的前端面正对底锚板，然后控制器控制张拉千斤顶向前平移移动、使张拉千斤顶的前端面靠近并贴靠在底锚板上，张拉千斤顶靠近底锚板的过程中，沿张拉孔的轴向方向自张拉孔中伸出的钢绞线穿过张拉千斤顶的中空夹持腔，然后施工人员在张拉千斤顶的后端面上安装顶锚板以及顶夹片，控制器即可通过张拉控制回路控制张拉千斤顶进行张拉作业，张拉千斤顶的施加压力以及伸出长度可通过控制器进行存储和输出，以实现准确控制控制张拉力的大小，直至达到设定的张拉力；完成该张拉孔的张拉作业后，控制器控制张拉千斤顶卸载，操作人员拆除顶锚板以及顶夹片后，控制器即可控制张拉千斤顶向后平移移动、退出该张拉孔的张拉工位，继续坐标移动对其他的张拉孔进行张拉作业即可，能够在实现现
场机动部署和快速部署的前提下实现张拉千斤顶的自动定位安装，且能够实现准确控制控制张拉力，特别适用于对大型预制构件进行预应力张拉。
附图说明
19.图1是本实用新型的三维结构示意图；
20.图2是本实用新型对大型预制构件进行预应力张拉时的三维结构示意图。
21.图中：1、车体，2、行走装置，3、张拉装置，31、多关节机械臂，32、张拉千斤顶。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
23.如图1所示，本大型预制构件预应力张拉机器人包括车体1和设置在车体1上的行走装置2、张拉装置3和电控装置。
24.所述的行走装置2包括设置在车体1底部的行走底盘，行走底盘包括车轮、车轮驱动部件和车轮转向结构，行走底盘可以采用轮式结构或履带式结构；车轮驱动部件可以直接采用电力驱动的电动机结构、也可以采用液压控制的液压马达结构，通过控制车轮驱动部件的动作可以实现控制车轮的旋转、进而实现车体1的整体前移或后退；车轮转向结构可以采用传统的通过转向桥进行转向的结构、也可以采用通过控制车轮正反转进行转向的结构等其他结构。
25.所述的张拉装置3包括多关节机械臂31和张拉千斤顶32；多关节机械臂31的基节通过回转支承安装在车体1上、且基节或车体1上设有包括基节回转驱动电机的基节回转驱动机构，通过控制基节回转驱动电机可以实现多关节机械臂31基节的坐标回转运动，多关节机械臂31至少包括沿左右方向移动的x坐标驱动总成、沿前后方向移动的y坐标驱动总成和沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成；张拉千斤顶32固定安装在多关节机械臂31的末节末端，张拉千斤顶32通过液压管路和控制阀组与安装在车体1上的液压泵站连接。
26.所述的电控装置包括控制器、行走控制回路和张拉控制回路，控制器分别与行走装置2的行走底盘、多关节机械臂31的坐标驱动总成以及液压泵站的控制阀组电连接。
27.本大型预制构件预应力张拉机器人在使用时，对称张拉需两台预应力张拉机器人，如图2所示，控制器可根据输入的预制构件上张拉孔的具体方位进行计算和规划、并自行移动并定位至预制构件前的设定位置，施工人员在每个张拉孔上套接安装底锚板以及底夹片后，控制器可首先控制多关节机械臂31坐标移动、使张拉千斤顶32的前端面正对底锚板，然后控制器控制张拉千斤顶32向前平移移动、使张拉千斤顶32的前端面靠近并贴靠在底锚板上，张拉千斤顶32靠近底锚板的过程中，沿张拉孔的轴向方向自张拉孔中伸出的钢绞线穿过张拉千斤顶32的中空夹持腔，然后施工人员在张拉千斤顶32的后端面上安装顶锚板以及顶夹片，控制器即可通过张拉控制回路控制张拉千斤顶32进行张拉作业，张拉千斤顶32的施加压力以及伸出长度可通过控制器进行存储和输出，以实现准确控制控制张拉力的大小，直至达到设定的张拉力；完成该张拉孔的张拉作业后，控制器控制张拉千斤顶32卸载，操作人员拆除顶锚板以及顶夹片后，控制器即可控制张拉千斤顶32向后平移移动、退出该张拉孔的张拉工位，继续坐标移动对其他的张拉孔进行张拉作业。
28.针对预拉伸立面是与地面具有倾斜角度的倾斜立面，为了实现张拉千斤顶32的前
端面准确贴靠在底锚板上，作为本实用新型的进一步改进方案，张拉千斤顶32通过沿x方向的水平轴线为旋转轴线的a坐标旋转驱动总成或沿y方向的水平轴线为旋转轴线的b坐标旋转驱动总成与多关节机械臂31的末节末端安装连接，a坐标旋转驱动总成或b坐标旋转驱动总成与控制器电连接，通过控制a坐标旋转驱动总成或b坐标旋转驱动总成的动作可以实现张拉千斤顶32的俯仰动作，进而可以实现张拉千斤顶32的前端面准确贴靠在底锚板上。
29.为了避免因多关节机械臂31的悬伸而造成车体1重心偏移、进而造成车体1的不稳定，作为本实用新型的进一步改进方案，多关节机械臂31的基节底部对应多关节机械臂31悬伸方向的反方向位置设有配重。
30.为了实现自动平衡因多关节机械臂31的悬伸而造成的偏载量，作为本实用新型的进一步改进方案，配重通过包括平移驱动电机的导向平移控制机构与多关节机械臂31的基节安装连接、且配重的平移方向对应多关节机械臂31的悬伸方向，平移驱动电机与控制器电连接；多关节机械臂31基节底部的回转支承上设有与控制器电连接的压力传感器，电控装置还包括配重平移控制回路，控制器可以根据压力传感器的反馈通过平移驱动电机驱动配重沿多关节机械臂31悬伸方向的反方向进行平移移动，进而实现自动平衡因多关节机械臂31的悬伸而造成的偏载量。
31.为了实现张拉千斤顶32的前端面准确贴靠在底锚板上，作为本实用新型的进一步改进方案，张拉千斤顶32上设有与控制器电连接的距离传感器，控制器可根据距离传感器的反馈控制张拉千斤顶32的平移移动，以使张拉千斤顶32的前端面准确贴靠在底锚板上。
32.为了实现自适应调节张拉千斤顶32的位置与姿态，以避免因坐标误差而造成的偏差，作为本实用新型的进一步改进方案，张拉千斤顶32上设有与控制器电连接的模式识别传感器，模式识别传感器基于机器视觉，控制器控制张拉千斤顶32的坐标移动，若存在坐标误差，则控制器可根据模式识别传感器的反馈对张拉千斤顶32的位置和姿态进行微调纠偏，进而实现张拉千斤顶32的前端面准确正对并贴靠在底锚板上。
33.为了实现更准确地实时控制张拉力，作为本实用新型的进一步改进方案，电控装置还包括无线收发控制模块和数据传输控制回路，控制器与无线收发控制模块电连接，张拉作业过程中控制器可以通过无线收发控制模块将张拉数据实时传输至上位机，以便于上位机可以实时准确地获知张拉力的大小，同时上位机也可以通过无线收发控制模块向控制器发出控制指令以实现远程控制张拉作业的张拉力。

技术特征：

1.一种大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，包括车体(1)和设置在车体(1)上的行走装置(2)、张拉装置(3)和电控装置；所述的行走装置(2)包括设置在车体(1)底部的行走底盘，行走底盘包括车轮、车轮驱动部件和车轮转向结构；所述的张拉装置(3)包括多关节机械臂(31)和张拉千斤顶(32)；多关节机械臂(31)的基节通过回转支承安装在车体(1)上、且基节或车体(1)上设有包括基节回转驱动电机的基节回转驱动机构，多关节机械臂(31)至少包括沿左右方向移动的x坐标驱动总成、沿前后方向移动的y坐标驱动总成和沿竖直上下方向移动的z坐标驱动总成；张拉千斤顶(32)固定安装在多关节机械臂(31)的末节末端，张拉千斤顶(32)通过液压管路和控制阀组与安装在车体(1)上的液压泵站连接；所述的电控装置包括控制器、行走控制回路和张拉控制回路，控制器分别与行走装置(2)的行走底盘、多关节机械臂(31)的坐标驱动总成以及液压泵站的控制阀组电连接。2.根据权利要求1所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，张拉千斤顶(32)通过沿x方向的水平轴线为旋转轴线的a坐标旋转驱动总成或沿y方向的水平轴线为旋转轴线的b坐标旋转驱动总成与多关节机械臂(31)的末节末端安装连接，a坐标旋转驱动总成或b坐标旋转驱动总成与控制器电连接。3.根据权利要求1所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，多关节机械臂(31)的基节底部对应多关节机械臂(31)悬伸方向的反方向位置设有配重。4.根据权利要求3所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，配重通过包括平移驱动电机的导向平移控制机构与多关节机械臂(31)的基节安装连接、且配重的平移方向对应多关节机械臂(31)的悬伸方向，平移驱动电机与控制器电连接；多关节机械臂(31)基节底部的回转支承上设有与控制器电连接的压力传感器，电控装置还包括配重平移控制回路。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，张拉千斤顶(32)上设有与控制器电连接的距离传感器。6.根据权利要求1至4任一权利要求所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，张拉千斤顶(32)上设有与控制器电连接的模式识别传感器，模式识别传感器基于机器视觉。7.根据权利要求1至4任一权利要求所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，电控装置还包括无线收发控制模块和数据传输控制回路，控制器与无线收发控制模块电连接。8.根据权利要求1至4任一权利要求所述的大型预制构件预应力张拉机器人，其特征在于，行走底盘是履带式结构。

技术总结

本实用新型公开了一种大型预制构件预应力张拉机器人，包括车体和设置在车体上的行走装置、张拉装置和电控装置；张拉装置包括多关节机械臂和张拉千斤顶，多关节机械臂的基节通过回转支承安装在车体上、且基节或车体上设有包括基节回转驱动电机的基节回转驱动机构，多关节机械臂至少包括X坐标驱动总成、Y坐标驱动总成和Z坐标驱动总成，张拉千斤顶固定安装在多关节机械臂的末节末端，张拉千斤顶通过液压管路和控制阀组与安装在车体上的液压泵站连接。本大型预制构件预应力张拉机器人能够在实现现场机动部署和快速部署的前提下实现张拉千斤顶的自动定位安装，且能够实现准确控制控制张拉力，特别适用于对大型预制构件进行预应力张拉。力张拉。力张拉。