用于装配式建筑建造的非道路行走外轨道机械系统及建造方法

本发明属于土木工程智能建造机械装备，涉及一种用于装配式建筑建造的非道路行走外轨道机械系统及建造方法。

背景技术：

1、装配式建筑作为一种有利于进行快速建设的建筑方式，在保证建筑行业技术水平和工程质量的前提下，提高工作效率与建设智能化程度，有望成为未来主要的建筑方式。钢结构框架作为建造过程中各种执行器落脚点，尚依靠基于手脚架和塔吊的人工方式搭建，存在耗时耗力、安全污染等问题；建造框架只满足单台或少量功能单一机械臂执行器完成作业，工作空间相互独立，不利于机器人系统协同建造和建造无人化智能化水平提高。

2、中国专利cn109879175b提出了一种通过支撑立柱连接并在建筑上爬行，通过行吊大车及小车在轨道上配合机械臂完成建筑物料搬运，其只能在已有建筑框架结构基础上爬行，不能从地面开始自主爬升和工作，每次搬运只能同时进行一台机械臂工作。同时，中国专利cn210286518u提出了一种在单横梁上布置和控制多台行吊小车的控制方案，只能在一个方向上运行，运动过程存在干涉现象。中国专利cn 212176541 u也提出了一种能够自主爬升的高楼建筑平台，只能在已有建筑体表面进行攀爬，平台上方安装吊机结构只能通过传统方式通过人工进行进一步建造过程。另外，中国专利cn208056658u提供了一种新型空中造楼机方案，能够从低楼层开始顶升，但是不能水平移动至下一建造场地。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种用于装配式建筑建造的非道路行走外轨道机械系统及建造方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的技术方案之一提供了一种用于装配式建筑建造的非道路行走外轨道机械系统，包括：

4、外轨道作业装置；

5、外轨道式导轨装置，其包括提供外轨道作业装置工作所需外轨道式工作轨道的二维折展外导轨机构，以及支撑所述二维折展外导轨机构的二维导轨支撑机构，该二维导轨支撑机构的底部设有标准节组件；

6、设置于二维导轨支撑机构下方并用于调节标准节组件叠装数量的机械液压装置；

7、以及用于将标准节组件从送往机械液压装置工作位置或从机械液压装置内送出的底盘标准节传送装置。

8、另外，本发明的机械系统还可以包括：吊升装置，用以悬挂起吊建筑预制件及相关装配件；

9、传感系统，用以检测导轨系统是否完全展开的位置传感器、用以测量与计算外轨道式导轨装置直线度的激光传感器；

10、以及控制系统，用以控制上述各装置的运行，包括底盘标准节传送装置的运动与定位、机械液压装置的顶升增高、外轨道式导轨装置的折叠与展开、外轨道作业装置完成建造工作等。这里涉及到的各部件均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件。

11、进一步的，所述二维折展外导轨机构包括设置在二维导轨支撑机构上若干外轨道单元结构、设置在两相邻外轨道单元结构之间并用于使其锁定的自动锁紧接头，以及连接分别位于不同向的两个外轨道单元结构的交叉轨道换向结构，同向相邻的两个外轨道单元结构之间通过合页连接结构转动连接。

12、更进一步的，所述交叉轨道换向结构包括安装基座，以及设置在所述安装基座上的第一交叉轨道、第二交叉轨道和换向轨道，所述第一交叉轨道和第二交叉轨道分别转动连接不同方向的外轨道单元结构，所述换向轨道转动安装在所述安装基座上，并位于所述第一交叉轨道和第二交叉轨道的交叉位置，通过转动所述换向轨道，使得所述换向轨道实现与所述第一交叉轨道或第二交叉轨道连接。

13、更优选的，所述安装基座上设有变向动力单元，该变向动力单元通过变向轴与所述换向轨道相连接。

14、更优选的，所述第一交叉轨道、第二交叉轨道分别与所述换向轨道接触的部分呈圆弧形，且所述第一交叉轨道、第二交叉轨道的圆弧形接触部分位于以换向轨道转动中心为圆心的同一个圆周线上。

15、进一步的，所述机械液压装置包括支撑所述二维导轨支撑机构的起升框架、用于水平输送标准节组件的进给平台、安装在所述起升框架上并用于顶升标准节组件的顶升平台、设置在所述起升框架上的辅助平台，以及位于起升框架顶部并用于承载由顶升平台送来的标准节组件的力系转换支撑机构，

16、所述标准节组件包括标准节框架，以及分别安装在所述标准节框架顶部和底部的至少一个弹扣连接件和至少一个勾扣连接件，所述勾扣连接件包括勾扣安装座、以及沿竖直方向滑动设置在所述勾扣安装座上的勾扣杆件，所述勾扣杆件还套设有对其施加向上弹性力的第一复位弹性件，所述弹扣连接件包括弹扣安装座、以及沿水平方向滑动安装在所述弹扣安装座上的弹扣件，在弹扣件与弹扣安装座之间还设有使得弹扣件向外弹出的第二复位弹性件，所述弹扣件上具有可倒扣住所述勾扣杆件底部的弹扣凸块，当上下标准节组件相对接时，位于上方的标准节组件上的勾扣杆件被辅助平台下压至扣合位置，位于下方的标准节组件上的弹扣件则向外弹出，使得弹扣凸块倒扣住所述勾扣杆件。

17、更进一步的，所述起升框架的底部区域还设有可承接所述标准节组件的标准节底架。

18、更进一步的，所述标准节框架包括若干根沿圆周向间隔并排布置并相互固定连接的标准节立柱，每根标准节立柱的顶部设有顶部凸台，底部加工有可供所述顶部凸台嵌入的底部凹槽。

19、更进一步的，所述顶升平台包括固定在所述起升框架上的顶升千斤顶、与所述顶升千斤顶的液压杆固定连接的法兰平台，以及安装在所述法兰平台上并用于可拆卸连接标准节组件底部的勾扣连接件的弹扣连接结构，在法兰平台顶端中间区域还设有可嵌入标准节框架内的导向凸台。

20、更进一步的，所述辅助平台包括安装在所述起升框架上的辅助千斤顶、与所述辅助千斤顶固定并滑动安装在起升框架上的辅助框架、以及设置在所述辅助框架上的辅助连接件，所述辅助连接件包括辅助安装座、沿所述辅助安装座滑动并可相对靠近或远离的两个辅助滑块，以及分别与两个辅助滑块相连接的辅助爪。更优选的，在两个辅助滑块之间还设有使得两者相对撑开的第三复位弹性件，所述辅助安装座上还设有位于两辅助滑块之间的电磁铁，且当电磁铁通电时，在电磁铁磁力作用下，两个辅助滑块带动辅助爪克服第三复位弹性件作用下相对靠拢。

21、更进一步的，所述力系转换支撑机构包括安装在所述起升框架顶部的转换千斤顶、以及与所述起升框架滑动配合的一对转换梁，所述转换千斤顶与所述转换梁相连接，并以带动所述转换梁在起升框架上滑动并相对靠近或远离，当标准节组件被所述顶升平台带动至高于所述转换梁位置时，所述转换千斤顶相对靠近并卡住标准节组件，实现支撑标准节组件的力系转换。

22、进一步的，所述底盘标准节传送装置包括支撑所述机械液压装置的可移动底盘机构、布置在两机械液压装置之间的可折叠导轨，以及可在展开后的可折叠导轨上来回移动的标准节运输小车，所述可移动底盘机构包括可行走底盘、安装在所述可行走底盘底端面的行走轮组件，以及设置在所述可行走底盘上并用于与施工地面固定的螺栓自动固定结构。

23、更进一步的，所述螺栓自动固定结构包括驱动电机、螺栓座套筒、轨道套筒、支撑螺栓和螺栓滑块，其中，所述驱动电机固定在所述可行走底盘上，且驱动电机的输出端连接所述螺栓座套筒，所述轨道套筒围绕所述螺栓座套筒固定在所述可行走底盘上，在轨道套筒的内壁面加工有螺旋升降轨道，所述螺栓座套筒加工有沿竖直方向的导向孔，所述螺栓滑块置于所述螺栓座套筒内，在螺栓滑块的侧部还加工有伸出所述导向孔并匹配置入所述螺旋升降轨道内的凸起，所述连接螺栓的顶部与所述螺栓滑块固定连接，底部则伸出所述轨道套筒。

24、进一步的，所述外轨道作业装置包括可在所述外轨道式工作轨道上移动的作业行走小车、设置在所述作业行走小车上并可沿竖直方向伸缩的可延伸挂载机构、安装在所述可延伸挂载机构上的多自由度机械臂，以及布置在所述多自由度机械臂上的末端执行器，所述作业行走小车包括可移动架设在所述外轨道式工作轨道上的运动支撑机构、安装在所述运动支撑机构上的小车夹紧机构、活动设置在所述运动支撑机构上的小车定位机构，在运动支撑机构上固定连接所述可延伸挂载机构。

25、更进一步的，所述小车夹紧机构包括转动连接所述运动支撑机构的弹性夹紧单元、以及安装在所述弹性夹紧单元的滚珠，当弹性夹紧单元在运动支撑机构上转动至竖直位置时，所述弹性夹紧单元处于压缩状态，且所述滚珠抵紧并滚动接触所述外轨道式工作轨道下表面。

26、本发明的技术方案之二提供了用于装配式建筑建造的非道路行走外轨道机械系统的建造方法，该方法包括底盘标准节传送装置运动阶段、外轨道式导轨装置展开阶段、机械液压装置顶升阶段、外轨道作业装置执行阶段、折叠回收阶段，其中，所述底盘标准节传送装置运动阶段用于将标准节组件从标准节装载位置输送至机械液压装置的顶升位置；

27、所述外轨道式导轨装置展开阶段与底盘标准节传送装置运动阶段同步进行，其由底盘标准节传送装置提供外轨道式导轨装置展开所需动力，使得二维轨道展开机构在横向与纵向的二维平面内依次离开所述二维导轨支撑机构并展开固定；

28、所述机械液压装置顶升阶段用于将由底盘标准节传送装置运输到位的标准节组件顶伸至与二维导轨支撑机构底部的标准节组件拼装；

29、所述外轨道作业装置执行阶段在机械液压装置顶升阶段结束后进行，此时，二维导轨支撑机构底部的标准节组件拼装完成，外轨道作业装置在由二维轨道展开机构完全展开后形成的外轨道式工作轨道上移动，并控制其所装载的末端执行器运行，完全相应作业；

30、当所述外轨道作业装置执行阶段结束后，所述折叠回收阶段开启，控制所述外轨道作业装置、机械液压装置、底盘标准节传送装置、外轨道式导轨装置恢复至初始状态，完成一个完整的工作流程。