[发明专利]一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置及控制方法

权利要求书

1.一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置，其特征在于：包括主机架（1）、主支腿箱（2）、主支腿（3）、主支腿油缸（4）、横移油缸（5）、底板（6）、副机架（7）、副支腿箱（8）、副支腿（9）、副支腿油缸（10）、步进油缸（11）、导轨（12）、导向轮（13）、弧形件（18）和隧道管片（19）；

所述主机架（1）和所述主支腿箱（2）固定连接，所述主支腿（3）插入所述主支腿箱（2）内部，所述主支腿油缸（4）置于所述主支腿箱（2）和所述主支腿（3）内部，所述主支腿油缸（4）一端连接所述主支腿箱（2），另一端连接所述主支腿（3）；所述主支腿（3）在所述主支腿油缸（4）的作用下相对所述主支腿箱（2）进行上下伸缩；所述主支腿（3）下部支撑在所述底板（6）上，所述主支腿（3）下端为圆头，所述底板（6）上表面对应所述主支腿（3）下端开设有滑槽，所述主支腿（3）的下端卡在所述底板（6）上的滑槽内滑动；所述底板（6）下部为圆弧面，且圆弧直径与隧道管片（19）内径相等，所述底板（6）通过下部的圆弧面支撑在所述隧道管片（19）内壁上，从而支撑所述主机架（1）；

所述副机架（7）和所述副支腿箱（8）固定连接，所述副支腿（9）插入所述副支腿箱（8）内部，所述副支腿油缸（10）置于所述副支腿箱（8）和所述副支腿（9）内部，所述副支腿油缸（10）一端连接所述副支腿箱（8），另一端连接所述副支腿（9）；所述副支腿（9）在所述副支腿油缸（10）的作用下相对所述副支腿箱（8）进行上下伸缩；所述副支腿（9）下部为圆弧面，圆弧直径与管片内径相等，所述副支腿（9）通过弧面支撑在所述隧道管片（19）内壁上，从而支撑所述副机架（7）；

所述步进油缸（11）一端连接所述主机架（1），另一端连接所述副机架（7），其伸缩方向与前进方向相同；所述导轨（12）固定在所述主机架（1）上，其方向与所述步进油缸（11）平行；所述导向轮（13）固定在所述副机架（7）上，与导轨（12）配合使用，在所述步进油缸（11）驱动下所述主机架（1）和所述副机架（7）的相对运动。

2.根据权利要求1所述的一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置，其特征在于：所述副机架（7）侧面安装有第一激光测距传感器（14）和第二激光测距传感器（15），所述第一激光测距传感器（14）和所述第二激光测距传感器（15）的距离等于所述弧形件（18）的厚度尺寸，分别用于测量所述副机架（7）与已安装的所述弧形件（18）内部侧壁的距离和方向偏移量；后侧的所述底板（6）上安装有第三激光测距传感器（17），前侧的所述底板（6）上安装有第四激光测距传感器（18），分别用于测量所述底板（6）与所述弧形件（18）底部开口侧面的距离，从而确定所述主机架（1）相对已安装的所述弧形件（18）的前后相对位置。

3.根据权利要求1所述的一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置，其特征在于：所述主支腿油缸（4）、所述副支腿油缸（10）、所述步进油缸（11）和所述横移油缸（5）上均安装有位移传感器，用于实时反馈各油缸的位移量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种隧道弧形件狭小空间自动步进行走装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、初始时，步进油缸（11）全伸，主支腿（3）伸出并通过底板（6）支撑在隧道管片（19）内壁上，副支腿（9）全缩，前部主支腿（3）和前部副支腿（9）共面；

b、安装于副机架（7）上的第一测距传感器（14）和第二测距传感器（15）实时监测副机架（7）与已安装弧形件（18）内部侧壁的距离，结合弧形件（18）的结构尺寸、副机架（7）的结构尺寸及其位置关系，可以计算出主机架（1）与弧形件（18）在左右方向的相对位置；

c、安装于底板（6）上的第三测距传感器（16）和第四测距传感器（17）实时监测底板（6）与弧形件（18）底部开口在前后方向的距离，结合弧形件（18）的结构尺寸、底板（6）的结构尺寸及其位置关系，可以计算出主机架（1）与弧形件（18）在前后方向的相对位置，同时计算出步进油缸（11）所需的动作距离；

d、随后，副支腿（9）伸出支撑在隧道管片（19）上，主支腿（3）回缩，步进油缸（11）根据计算出的动作距离进行回缩，带动主机架（1）前移，使主支腿（3）定位至下一弧形件（18）的开口中心位置，主支腿（3）伸出支撑在隧道管片（19）上，副支腿（9）回缩，完成一次步进；

e、在此过程中，副机架（7）上的第一测距传感器（14）和第二测距传感器（15）记录副机架（7）相对弧形件（18）侧壁位置的变化情况，判断行走是否出现横向偏移，如果偏移量超出预设误差范围，调整横移油缸（5）动作，矫正步进方向；

f、如此循环动作，即可实现装置在弧形件（18）内部狭小空间内的步进运动，将弧形件（18）安装设备移动到作业位置。