[发明专利]隧道病害综合整治自动化作业系统及方法

说明书

本发明属于隧道病害整治技术领域，并公开了一种隧道病害综合整治自动化作业系统，包括车载平台、导向装置、水平回转机构、机械臂、传感辅助装置、混凝土施工设备、注浆设备和高压清洗设备，导向装置包括轨道、导轨和基座；机械臂包括机身、大臂、小臂、手部和气动手爪；传感辅助装置包括图像传感器和激光测距仪，并且它们均安装在手部上；混凝土施工设备、注浆设备和高压清洗设备均安装在车载平台上，以用于与机械臂配合对隧道进行病害整治。本发明适用于公路和铁路隧道病害治理，同时搭载了钻孔、注浆、清洗、灌注混凝土等作业设备，能够快速到达隧道病害部位，对隧道病害进行综合整治，避免了传统人工搭建作业平台的费工费时效率低的问题。

技术领域

本发明属于隧道病害整治技术领域，更具体地，涉及一种隧道病害综合整治自动化作业系统及方法。

背景技术

中国已成为世界上隧道数量最多的国家。但是在数量庞大的隧道中，总体技术状态较差，隧道均存在不同程度的病害，质量状况不容乐观。隧道常见病害主要有隧道渗漏水以及冻害、衬砌裂损、隧底病害和震害等。为了保证隧道在运营期间的安全，需要对隧道病害进行整治。目前，国内隧道病害的整治方法主要依靠搭建脚手架，通过人工手持钻孔、注浆等设备进行作业，工作效率很低，尤其在电气化铁路上进行病害整治时要求在维修天窗时间作业，并受到接触网干扰，施工人员工作量大，施工安全无法保障，而铁路天窗时间较短，维修周期长，人工操作效率低，远不能满足我国运营铁路大量隧道工程需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种隧道病害综合整治自动化作业系统及方法，能对公路和铁路隧道病害进行综合治理，实现自动化结合人工维修隧道。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种隧道病害综合整治自动化作业系统，其特征在于，包括车载平台、导向装置、水平回转机构、机械臂、传感辅助装置、混凝土施工设备、注浆设备和高压清洗设备，其中，

所述导向装置包括轨道、导轨和基座，所述轨道安装在所述车载平台上，所述导轨安装在所述轨道上并且该导轨的纵向与所述车载平台的纵向一致，所述基座安装在所述导轨上；

所述水平回转机构安装在所述基座上，并且该水平回转机构上安装所述机械臂，以用于带动所述机械臂水平回转；

所述机械臂包括机身、大臂、小臂、手部和气动手爪，所述机身安装在所述基座上，所述机身通过第一竖向转动关节铰接所述大臂，所述大臂通过第二竖向转动关节铰接所述小臂，所述小臂通过第三竖向转动关节铰接所述手部，所述手部上安装所述气动手爪，所述第一竖向转动关节、第二竖向转动关节和第三竖向转动关节均水平设置；

所述传感辅助装置包括图像传感器和激光测距仪，并且它们均安装在所述手部上；

所述混凝土施工设备、注浆设备和高压清洗设备均安装在所述车载平台上，以用于与所述机械臂配合对隧道进行病害整治。

优选地，所述混凝土施工设备包括混凝土湿喷机、混凝土泵和混凝土搅拌机并且它们依次相连。

优选地，所述高压清洗设备包括连接在一起的高压水泵和水箱。

优选地，还包括连接在一起的空压机和储气罐。

优选地，所述注浆设备包括连接在一起的注浆泵和砂浆搅拌机。

优选地，所述车载平台上还安装有多个照明灯。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种隧道病害综合整治自动化作业系统进行隧道钻孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)车载平台停止在隧道病害位置，机械臂控制系统发布指令通过液压系统和电气系统驱动机械臂运动，气动手爪抓取钻孔设备，在设定程序引导下通过轨道移动至作业位置；