[发明专利]自动化与机器人化建造系统和施工方法

说明书

本发明提供了一种墙壁、地板、天花板和楼梯的自动建造和配套系统与方法。所述系统包括至少一个机器人手臂，至少一个持料工具，至少一个滑动，转动和提升系统，舌槽式互联器件。

技术领域

本发明涉及建造施工技术领域。更具体地说，它涉及使用机器人手臂的自动化系统建造和组装墙壁、地板、天花板和楼梯的技术领域。

背景技术

生活场所、住所、房屋、办公室和其他结构的建造有一个古老的传统。然而，存在着许多的困难和问题，其中就需要大量的劳动力，导致造价昂贵。因此，施工努力的结果往往是不一致的，尽管出自同一设计，但最后的结构的外观和质量也千差万别。后者可能是由于从事结构工作的人员在技能、努力、监督和技术方面的差异所造成的。

施工也可能造成材料浪费；例如，在使用木材时，通常必须切割成标准长度以满足设计要求，从而造成木材浪费。

同样地，使用劳动力的施工也可能非常耗时，需要几个月，甚至几年才能完成。而且，由于严重和致命的事故，建造是一项危险的活动。

传统建造通常包括三个主要系统和方法：

(1)木立筋构造；

(2)混凝土块结构；

(3)混凝土面板施工。

木立筋构造建造系统要求熟练的木匠根据需要详细说明的结构图纸组装零件和切割木材。

混凝土砌块施工，房屋单元的周长由煤渣砌块或以结构牢固的方式排列的混凝土砌块组成，实施缓慢，需要大量熟练的石匠才能有效地进行。

混凝土面板的建造，即预制板安装在框架系统上或与框架系统相结合，需要重型设备来提升和放置混凝土面板，以及一支熟练的劳动力队伍来建造为面板提供框架的结构。

因此，为低成本、高效率和易于建造的房屋单元开发更好的建造系统的工作因需要熟练的劳动力来组装其所需的部件而放缓。在许多地方，熟练劳动力有限和/或昂贵得令人望而却步，这限制了大量建造低成本房屋的能力，特别是在欠发达国家。目前与建造技术有关的其他问题包括：需要以低成本和快速建造房屋单元；建造可复原并不需大量维护的房屋单元的能力；结构坚固，还提供所需的自然隔热。所以在许多国家，人们对房屋单元现代化的期望值已慢慢降低。

此外，目前的施工方法通常依靠钢立筋框架，将其进行隔热喷涂或放置在立柱墙内侧。这样的布置不是尽可能有效的，因为热量可以直接从墙面传递到框架元件，从而防止周围的隔热。提供外部隔热，即放置在立柱框架外部的隔热可能是有帮助的，但到目前为止还没有一种可靠的方法来应用所述隔热。此外，只放置在外部的隔热将不能提供足够的热和冷保护，因此，喷雾或滚动隔热仍然必须在内壁上提供。因此，建造可以变得昂贵、繁琐和劳动密集。

在这方面，已经公开有新的建筑施工形式。例如，美国专利号7,641，461B2公开了一个自动化建造系统，如办公室和住宅。该系统包括可移动的龙门机器人，包括在一对钢轨上可滑动装配的至少两个侧构件之间延伸和支撑的架横梁；一种喷嘴组件，可移动地耦合到龙门机器人的架横梁，并配置为通过出口挤出材料；以及用于控制龙门机器人和喷嘴组件的位置和移动的位置控制器；其中，机器人系统被配置为静止在表面上，其中位置控制器包括位置传感器，该位置传感器被配置为感测喷嘴组件相对于表面上的多个位置的位置，以及用于响应位置传感器的输出而将喷嘴组件控制地移动到所需位置的致动器。

而且，美国专利号9,151,046B1公开了一个自动建造系统。所述系统包括底座，包括上流道、下流道、所述上流道和所述下流道，所述下流道由一个或多个交叉流道支撑和连接；所述壁板部分包括框架、墙板和所述混凝土层，所述墙板连接在所述框架的外侧，所述墙板为所述系统提供外部和内部隔热，所述混凝土层设置在所述墙板的所述外侧部；所述基座形式由所述基础页脚支撑；其中，所述基座形式的所述上流道被配置为接收和支持所述所述壁面部分框架的所述下外框架构件；所述基座形式包括支撑所述壁面部分的所述支撑结构的至少一部分。