一种用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人及方法

技术领域

本发明涉及建筑隔振技术领域，具体涉及一种用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人及方法。

背景技术

随着社会经济和城市建设的发展，地铁线网逐渐密集并日渐形成站城相融合的TOD建设模式。其中，TOD模式是以公共交通为导向的开发规划一个居民区或者商业区时，使公共交通的使用最大化的一种非汽车化的规划设计方式。在新的建设模式下，地铁车站与城市开发建筑的距离拉近，从而导致建筑物在地铁通车的过程中会受到其引起的环境振动的影响，这对于商业价值巨大的地铁沿线建筑物来说是无法忍受的；在地铁振动的长期重复作用下，可能对建筑结构的安全、尤其是建筑结构的使用功能造成不利影响，例如造成建筑结构的楼板或墙体开裂等问题，且此类振动还可能影响建筑内部的人体的舒适度，对居民的休息和生活造成潜在的不利影响。

筏型基础又叫笩板型基础、满堂基础。是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇注底板。由底板、梁等整体组成。建筑物荷载较大，地基承载力较弱，常采用砼底板，承受建筑物荷载，形成筏基，其整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降。筏板基础分为平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板类型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平两种形式。一般说来地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用筏板型基础。平板式筏板基础由于施工简单，在高层建筑中得到广泛的应用。

TOD模式下的筏板基础建筑需要考虑阻隔轨道车辆运行时带来的振动问题，其中的一种解决方式是在筏板基础内铺设隔振垫，具体地，在筏板基础施工时，先在基坑中浇筑一层下层基础，然后在下层基础上铺设隔振垫，然后在隔振垫上再浇筑上层基础，上层基础上部是建筑主体，这样，轨道车辆在运行时产生的振动会受到隔振垫的阻隔，使得建筑主体免受影响。上述的隔振垫通常是由橡胶或者聚氨酯制成的垫块，现有技术中隔振垫的铺设是由施工人员手动完成的，劳动强度大，施工效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人，所述隔振垫自动铺设机器人可以自动完成隔振垫的铺设，铺设效率更高。

本发明的第二个目的在于提供一种用于TOD建筑的隔振垫自动铺设方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人，包括移动车体、设置在移动车体上的隔振垫储存装置以及用于将所述隔振垫储存装置中的隔振垫逐张取出并铺设到地面上的隔振垫自动铺设装置，其中，所述隔振垫储存装置包括设置在所述移动车体上的存放架，多张隔振垫竖向堆叠摆放在所述存放架内；所述隔振垫铺设装置包括设置在所述存放架上的夹持机构以及用于驱动所述夹持机构运动以取出所述存放架中位于最底部的隔振垫的铺设驱动机构，其中，所述存放架在与所述夹持机构对应的位置除设置有出料口。

优选的，所述隔振垫储存装置还包括用于驱动所述存放架中位于倒数第二张及以上的隔振垫竖向运动的竖向支撑机构；所述竖向支撑机构为两组，两组竖向支撑机构对称设置在所述存放架的两侧；每组竖向支撑机构包括支撑块以及用于驱动所述支撑块竖向摆动的竖向支撑驱动机构，其中，所述支撑块位于所述存放架中的倒数第一张隔振垫和倒数第二张隔振垫之间；所述支撑块为多组，多组支撑块并列设置；所述存放架在与所述支撑块对应的位置处设置有避让槽；所述竖向支撑驱动机构用于驱动所述支撑块转动以促使该支撑块的支撑部伸入所述存放架内，并将该存放架内的倒数第二张隔振垫及其上部的隔振垫顶起。

优选的，所述竖向支撑驱动机构包括支撑轴以及用于驱动所述支撑轴转动的竖向支撑电机，其中，多组支撑块安装在所述支撑轴上；所述支撑轴转动连接在所述存放架上。

优选的，两组竖向支撑机构共用一组竖向支撑电机，所述竖向支撑电机与两组竖向支撑机构中的支撑轴之间通过齿轮传动机构和同步带传动机构连接，其中，所述齿轮传动机构中的主动齿轮安装在所述竖向支撑电机的主轴上，所述齿轮传动机构中的从动齿轮安装在支架上，所述支架安装在所述存放架上；所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合；所述主动齿轮与其中一组竖向支撑机构中的支撑轴之间通过同步带传动机构连接；所述从动齿轮与另一组竖向支撑机构中的支撑轴之间也是通过同步带传动机构连接。

优选的，所述夹持机构包括夹持座、设置在所述夹持座上的两个夹持件以及用于驱动两个夹持件夹紧或松开的夹持驱动机构，其中，位于上方的夹持件为上夹持件，位于下方的夹持件为下夹持件；所述上夹持件和所述下夹持件通过转轴转动连接在所述夹持座上；所述上夹持件和所述下夹持件中远离其夹持部的端部上均设置有弹簧；所述弹簧一端作用在所述夹持座上，另一端则作用在所述上夹持件或所述下夹持件中远离其夹持部的端部，该弹簧的弹力促使两个夹持件处于夹紧状态。

优选的，所述夹持驱动机构包括设置在所述存放架上的第一驱动座以及设置在所述上夹持件上的驱动块，其中，所述第一驱动座上端铰接在所述存放架上，下端设置有倾斜向上的导向面，该第一驱动座的背侧则与所述存放架接触；当所述铺设驱动机构带动所述夹持机构进入所述出料口内时，所述导向面促使所述上夹持件向上转动以促使两个夹持件处于张开状态；当所述铺设驱动机构驱动所述夹持机构退出所述出料口处时，所述第一驱动座的背侧在所述驱动块的推动下向上转动，以避让所述上夹持件。

优选的，所述夹持驱动机构还包括设置在所述存放架上的支撑架以及设置在所述支撑架上的第二驱动座，其中，所述第二驱动座上设置有驱动部；所述下夹持件中远离其夹持部的端部上设有倾斜向上的第一引导面；所述上夹持件中远离其夹持部的端部上设置有倾斜向下的第二引导面；当所述夹持机构将隔振垫从所述存放架中完全拖出后，所述第二驱动座上的驱动部进入所述第一引导面和所述第二引导面之间，并促使所述上夹持件和所述下夹持件打开以松开所夹持的隔振垫。

优选的，所述铺设驱动机构包括移动架以及用于驱动所述移动架做直线运动的直线驱动机构，其中，所述夹持座安装在所述移动架上；所述直线驱动机构采用电机与丝杆传动机构结合的驱动方式，或者采用电机与齿轮齿条传动机构结合的驱动方式。

优选的，还包括用于对铺设的隔振垫进行姿态矫正的矫正装置；所述矫正装置包括设置在移动车体上的机架、设置在机架上的第一姿态矫正机构以及对称设置在所述第一姿态矫正机构两侧的第二姿态矫正机构，其中，所述第一姿态矫正机构用于驱动地面上的隔振垫沿着垂直于所述移动车体的运动方向作直线运动；所述第二姿态矫正机构用于驱动两侧的隔振垫朝着所述第一姿态矫正机构的运动方向倾斜运动，以促使左右两侧的隔振垫与中间的隔振垫对齐；其中，所述第一姿态矫正机构和所述第二姿态矫正机构的结构一致，均包括搬运件、用于驱动所述搬运件做竖向运动的竖向搬运机构以及用于驱动所述竖向搬运机构做直线运动的水平搬运机构。

一种用于TOD建筑的隔振垫自动铺设方法，包括以下步骤：

S1、向隔振垫自动铺设机器人中的存放架内装载隔振垫；

S2、隔振垫自动铺设机器人运动到待铺设隔振垫的位置，接着，铺设驱动机构带动夹持机构运动，从存放架的出料口处夹住位于该存放架最底部的隔振垫，接着，所述铺设驱动机构带动夹持机构反向运动，从而将位于存放架最底部的隔振垫从出料口处拖出；当隔振垫完全离开出料口处时，所述夹持机构松开隔振垫，使得隔振垫掉落到地面上；

S3、隔振垫自动铺设机器人继续向前运动，然后重复步骤S2，从而完成基坑内的所有隔振垫的铺设工作。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明的用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人通过移动车体带动隔振垫储存装置和隔振垫铺设装置运动到待铺设位置，通过隔振垫铺设装置将隔振垫从隔振垫储存装置中取出并铺设到基坑地面上，待铺设完成后，移动车体再带动隔振垫储存装置和隔振垫铺设装置运动一个单位距离，继续重复铺设动作，从而完成基坑地面上所有的隔振垫的自动铺设工作。

2、本发明的用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人可以完成对基坑地面上进行隔振垫的自动铺设，这不仅有利于提高铺设效率，而且还有利于降低铺设成本。

附图说明

图1-图2为本发明的用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人的两个不同视角的立体结构示意图。

图3-图5为隔振垫储存装置和隔振垫铺设装置的三个不同视角的立体结构示意图。

图6-图7为隔振垫铺设装置的两个不同视角的立体结构示意图。

图8为夹持机构的结构示意图。

图9和图10为矫正装置的两个不同视角的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1-图10，本发明的用于TOD建筑的隔振垫自动铺设机器人包括移动车体1、设置在移动车体1上的隔振垫储存装置2以及用于将所述隔振垫储存装置2中的隔振垫逐张取出并铺设到地面上的隔振垫自动铺设装置，其中，所述隔振垫储存装置2包括设置在所述移动车体1上的存放架4，多张隔振垫竖向堆叠摆放在所述存放架4内；所述隔振垫铺设装置包括设置在所述存放架4上的夹持机构6以及用于驱动所述夹持机构6运动以取出所述存放架4中位于最底部的隔振垫的铺设驱动机构7，其中，所述存放架4在与所述夹持机构6对应的位置设置有出料口。

参见图1-图10，所述隔振垫储存装置2还包括用于驱动所述存放架4中位于倒数第二张及以上的隔振垫竖向运动的竖向支撑机构5；所述竖向支撑机构5为两组，两组竖向支撑机构5对称设置在所述存放架4的两侧；每组竖向支撑机构5包括支撑块501以及用于驱动所述支撑块501竖向摆动的竖向支撑驱动机构，其中，所述支撑块501位于所述存放架4中的倒数第一张隔振垫和倒数第二张隔振垫之间；所述支撑块501为多组，多组支撑块501并列设置；所述存放架4在与所述支撑块501对应的位置设置有避让槽；所述竖向支撑驱动机构用于驱动所述支撑块501转动以促使该支撑块501的支撑部伸入所述存放架4内，并将该存放架4内的倒数第二张隔振垫及其上部的隔振垫顶起；

通过上述设置，在隔振垫铺设装置将位于存放架4最底部的隔振垫取出前，所述竖向支撑驱动机构带动所述支撑块501转动，从而促使所述支撑块501进入所述存放架4中的倒数第一张隔振垫和倒数第二张隔振垫之间，并将倒数第二张隔振垫及其上部的隔振垫顶起，使得倒数第二张隔振垫和倒数第一张隔振垫分离，这样可以减小隔振垫铺设装置将倒数第一张隔振垫从存放架4中取出时所受到的阻力(即由于倒数第二张隔振垫和倒数第一张隔振垫分离，因此倒数第二张隔振垫和倒数第一张隔振垫之间的摩擦力消失)，使得所述隔振垫铺设装置中的铺设驱动机构7可以通过较小的驱动力即可将存放架4最底部的隔振垫取出。

另外，所述竖向支撑驱动机构包括支撑轴502和用于驱动所述支撑轴502转动的竖向支撑电机506，其中，多组支撑块501安装在所述支撑轴502上；所述支撑轴502转动连接在所述存放架4上；为了节省成本，两组竖向支撑机构5共用一组竖向支撑电机506，所述竖向支撑电机506与两组竖向支撑机构5中的支撑轴502之间通过齿轮传动机构和同步带传动机构503连接，其中，所述齿轮传动机构中的主动齿轮505安装在所述竖向支撑电机506的主轴上，所述齿轮传动机构中的从动齿轮504安装在支架上，所述支架安装在所述存放架4上；所述主动齿轮505与所述从动齿轮504啮合；所述主动齿轮505与其中一组竖向支撑机构5中的支撑轴502之间通过同步带传动机构503连接；所述从动齿轮504与另一组竖向支撑机构5中的支撑轴502之间也是通过同步带传动机构503连接；通过竖向支撑电机506带动主动齿轮505转动，从而带动与所述主动齿轮505啮合的从动齿轮504转动，这样，与所述主动齿轮505和所述从动齿轮504通过同步带传动机构503连接的两组竖向支撑机构5中的支撑轴502也同步转动，从而带动两侧的支撑块501转动，进而从隔振垫的两侧将倒数第二张隔振垫及其上部的隔振垫顶起。

参见图1-图10，所述夹持机构6包括夹持座601、设置在所述夹持座601上的两个夹持件以及用于驱动两个夹持件夹紧或松开的夹持驱动机构，其中，

位于上方的夹持件为上夹持件605，位于下方的夹持件为下夹持件606；所述上夹持件605和所述下夹持件606通过转轴转动连接在所述夹持座601上；所述上夹持件605和所述下夹持件606中远离其夹持部的端部均设置有弹簧8；所述弹簧8一端作用在所述夹持座601上，另一端则作用在所述上夹持件605或所述下夹持件606中远离其夹持部的端部上；该弹簧8的弹力促使两个夹持件处于夹紧状态；在本实施例中，所述上夹持件605中远离其夹持部的端部与所述弹簧8连接，该弹簧8与所述夹持座601的下端连接；所述下夹持件606中远离其夹持部的端部与所述弹簧8连接，该弹簧8与所述夹持座601的上端连接；

所述夹持驱动机构包括设置在所述存放架4上的第一驱动座602以及设置在所述上夹持件605上的驱动块604，其中，所述第一驱动座602上端铰接在所述存放架4上，下端设有倾斜向上的导向面603，该第一驱动座602的背侧则与所述存放架4接触；当所述铺设驱动机构7带动所述夹持机构6进入所述出料口内时，所述导向面603促使所述上夹持件605向上转动以促使两个夹持件处于张开状态；当所述铺设驱动机构7驱动所述夹持机构6退出所述出料口处时，所述第一驱动座602的背侧在所述驱动块604的推动下向上转动，以避让所述上夹持件605。

为了保证在将隔振垫完全拖出所述存放架4的出料口后，所述夹持机构6可以松开该隔振垫，因此所述夹持驱动机构还包括设置在所述存放架4上的支撑架609以及设置在所述支撑架609上的第二驱动座610，其中，所述第二驱动座610上设置有驱动部；所述下夹持件606中远离其夹持部的端部上设置有倾斜向上的第一引导面607；所述上夹持件605中远离其夹持部的端部上设置有倾斜向下的第二引导面608；当所述夹持机构6将隔振垫从所述存放架4的出料口处完全拖出后，所述第二驱动座610上的驱动部进入所述第一引导面607和所述第二引导面608之间，促使上夹持件605向上转动以及促使下夹持件606向下转动，从而松开所夹持的隔振垫。

参见图1-图10，所述铺设驱动机构7包括移动架703以及用于驱动所述移动架703做直线运动的直线驱动机构，其中，所述夹持座601安装在所述移动架703上；所述直线驱动机构采用电机与丝杆传动机构结合的驱动方式，或者采用电机701与齿轮齿条传动机构702结合的驱动方式，或者采用直线电机或气缸。

参见图1-图10，本发明还包括用于对铺设的隔振垫进行姿态矫正的矫正装置3；所述矫正装置3包括设置在移动车体1上的机架301、设置在机架301上的第一姿态矫正机构以及对称设置在所述第一姿态矫正机构两侧的第二姿态矫正机构，其中，所述第一姿态矫正机构用于驱动铺设好的隔振垫沿着垂直于所述移动车体1的运动方向作直线运动；所述第二姿态矫正机构用于驱动两侧的隔振垫朝着所述第一姿态矫正机构的运动方向倾斜运动，以促使左右两侧的隔振垫与中间的隔振垫对齐；其中，所述第一姿态矫正机构和所述第二姿态矫正机构的结构一致，均包括搬运件304、用于驱动所述搬运件304做竖向运动的竖向搬运机构以及用于驱动所述竖向搬运机构做直线运动的水平搬运机构，其中，所述搬运件304包括搬运座以及设置在所述搬运座上的多组吸嘴；所述竖向搬运机构和所述水平搬运机构均可以参照上述直线驱动机构实施；同时也可以设置对应的导向机构，用于对搬运件304的竖向运动和水平运动进行导向，以提高搬运精度。

除上述实施方式外，所述第一姿态矫正机构和两组所述第二姿态矫正机构中的竖向搬运机构可以采用同一组竖向搬运机构，这样可以促使所述第一姿态矫正机构和两组所述第二姿态矫正机构中的竖向搬运机构可以同时将左、中、右三张隔振垫搬起；具体结构为：

所述竖向搬运机构包括搬运架301以及用于驱动所述搬运架301竖向运动的升降气缸304，其中，所述搬运座通过连接轴306安装在所述搬运架301上；所述水平搬运机构包括设置在所述连接轴306上的滑套307以及用于驱动所述滑套307运动的水平气缸305，其中，所述滑套307安装在所述连接轴306上，且两者可以相对滑动；所述水平气缸305的伸缩杆与所述滑套307接触(而非连接)；所述机架301上设置有用于促使所述滑套307复位的复位机构，所述复位机构包括设置在所述机架301上的安装座308以及设置在所述安装座308上的复位弹簧309，其中，所述滑套307通过导杆与所述安装座308滑动连接，所述安装座308上设置有与所述导杆配合的导套或者导向孔；其中，所述导杆的延伸方向根据该水平搬运机构的水平搬运方向而定；所述导杆上设置有所述复位弹簧309，所述复位弹簧309的两端分别作用在所述安装座308和所述滑套307上；当所述水平气缸305的伸缩杆缩回时，所述复位弹簧309可以用于促使所述滑套307复位，使得所述滑套307始终与所述水平气缸305的伸缩杆接触。另外，为了进一步提高精度，所述搬运架301和所述机架301上均设置有用于对所述连接轴306的运动进行导向的导向槽；通过上述设置，使得所述搬运件304的竖向运动和水平运动可以互不干涉，即在竖向搬运机构带动搬运件304竖向运动的同时，也可以通过水平搬运机构带动搬运件304做水平运动。

参见图1-图10，本发明的用于TOD建筑的隔振垫自动铺设方法，包括以下步骤：

S1、向隔振垫自动铺设机器人中的存放架4内装载隔振垫；

S2、隔振垫自动铺设机器人运动到待铺设隔振垫的位置，接着，铺设驱动机构7带动夹持机构6运动，从存放架4的出料口处夹住位于所述存放架4最底部的隔振垫，接着，所述铺设驱动机构7带动夹持机构6反向运动，从而将位于存放架4最底部的隔振垫从出料口处拖出；当隔振垫完全离开出料口处时，所述夹持机构6松开隔振垫，使得该隔振垫掉落到地面上；

S3、隔振垫自动铺设机器人继续向前运动一段距离，接着重复步骤S2，从而完成基坑内的所有隔振垫的铺设工作。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。