(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211254157.8 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 中国建筑第八工程局有限公司 地址 200122 上海市浦东 新区中国(上海) 自由贸易试验区世纪大道15 68号27层 (72)发明人 孙旻　韩磊　窦锦钟　吴元昊　 吴剑秋　方兴杰　袁青云　 (74)专利代理 机构 上海天翔 知识产权代理有限 公司 312 24 专利代理师 刘常宝 (51)Int.Cl. E02F 5/28(2006.01) E02F 5/30(2006.01) E02F 3/88(2006.01) E02F 3/90(2006.01)G06V 20/00(2022.01) G08B 21/18(2006.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机 器人及施工方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于基坑土方开挖的智 能水力挖掘机器人及施工方法， 包括控制系统， 行走机构， 高压喷水机构， 泥 浆泵送机构； 所述行 走机构与控制系统配合， 通过控制系统控制行走 机构带动机器人整体进行行走； 所述高压喷水机 构与泥浆泵送机构设置于行走机构前端并与控 制系统连接， 通过控制系统控制高压喷水机构与 泥浆泵送机构进行冲水和抽浆。 本方案通过使用 智能设备代 替人工进行基坑开挖， 基坑土方开挖 施工的水力挖掘机器人可以实现基坑开挖的无 人高效出土， 大大提高了基坑土方开挖的施工效 率。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115538516 A 2022.12.30 CN 115538516 A 1.一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 包括控制系统， 行走机 构， 高压喷水机构， 泥浆泵送机构； 所述行走机构与控制系统配合， 通过控制系统控制行走 机构带动机器人整体进行行走； 所述高压喷水机构与泥浆泵送机构设置于行走机构前端并 与控制系统连接， 通过控制系统控制高压喷水机构与泥浆泵送机构进行冲水和抽浆。 2.根据权利要求1所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述行走机构前端设有避障系统并与控制系统配合连接； 所述避障系统包括雷达测距传感 器以及超声波测距传感器， 通过雷达以及超声波测距并实时将测距信息传输至控制系统， 通过控制系统控制机器人的行 走机构的走向进行及时避障。 3.根据权利要求1所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述行走机构两侧设有涉水防护机构； 所述涉水防护机构包括水位传感器以及报警装置； 所述水位传感器设置于履带式底盘结构的底盘两侧， 并配合设置报警装置， 当底盘的水没 过水位传感器， 则触发报警装置进行报警。 4.根据权利要求1所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述高压喷水机构包括清水集水器， 输水 管路以及水枪头； 所述清水集水器一端与外部供水系统相连， 另一端贯穿行走机构的底盘与水枪头连 接； 所述水枪头设置于行走机构的前端， 所述清水集水器将外部供水系统的水通过输水管 路运输至水枪头对基坑土方内的原状泥砂进行 水冲切割粉碎。 5.根据权利要求4所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述水枪头与输水管路的连接处配合控制系统设有回转驱动电机以及俯仰驱动电机并与 水枪头驱动连接； 所述回转驱动电机可以驱动直流水枪头在水平方向进行旋转； 所述俯仰 驱动电机可以驱动直 流水枪头在垂直方向进行旋转。 6.根据权利要求1所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述泥浆泵包括渣浆泵， 液压动力站以及输送管； 所述液压动力站设置于行走机构的底盘上并通过两路油管与渣浆泵连接， 为渣浆泵提 供动力； 所述渣浆泵放置在行走机构上方并通过配合设置伸缩臂与行走机构的底盘进行固定， 通过伸缩臂的伸缩可将渣浆泵 脱离或放置 于泥浆坑进行抽排泥浆； 所述输送管与渣浆泵排水口连接， 通过输送管将渣浆泵所抽吸的泥浆输送至指定的弃 土场后沉淀成土 。 7.根据权利要求1所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述用于基坑土方开挖施工的水力挖掘机器人还配合设有动态平衡系统； 所述动态平衡系 统包括智能控制模块以及第一流量计和第二流量计； 所述第一流量计设置于高压喷水机构 中并测量清水 的流量； 所述第二流量计设置于泥浆泵送机构 中并测量泥浆流量； 所述第一 流量计与第二流量计与智能模块连接， 将测得的清水流量以及抽泥量的数据传输给智能模 块， 所述智能模块根据第一流量计与第二流量计的数据来分别控制高压喷水机构和泥浆泵 送机构流速， 来对高压喷水组件供 水量与泥浆泵送系统抽泥量进行动态 平衡。 8.根据权利要求1所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述用于基坑土方开挖施工的水力挖掘机器人还配合设有监控系统； 所述监控系统包括采 集单元， 识别单元以及遥控终端； 所述采集单元与 识别单元连接， 将采集的视频数据传输给权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115538516 A 2识别单元进行识别； 所述遥控终端根据识别单元所识别的信息手动遥控或自动遥控水枪头 的状态以及行 走机构的走向。 9.根据权利要求8所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特征在于， 所述采集单元包括升降台， 第一摄像头， 第二摄像头以及视频信息无线发射器； 所述升降台 安装于行走机构上方， 所述第一摄像头设置于升降台顶部， 摄像头相对行走机构可通过升 降台实现升降运动， 对水力挖掘 机器人周边环境的实施监控； 所述第二摄像头设置于水枪 头下方， 所述第二摄 像头跟随水枪头自由转动， 实时监控水流冲刷前 方土体的情况。 10.一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人的施工方法， 包括权利要求1～9中 任意一项所述的一种用于基坑土方开挖的智能水力挖掘机器人， 其特 征在于， 包括： (1)铺设清水输送管道以及泥浆输送管道， 并在预定冲水点挖掘泥浆 坑； (2)根据地勘报告确定不同土层的清水与泥浆比值， 在水力挖掘机器人的供水量与抽 浆量的动态 平衡控制系统中设定不同土层的深度参数以及清水与泥浆比值； (3)遥控水力挖掘机器人进入施工场地； (4)机器人行驶到水冲点后， 将外部供水系统与高压喷水机构进行连接， 并将渣浆泵排 水口与泥浆输送管 连接后将绑扎 浮筒的渣浆泵放置泥浆 坑内； (5)启动外部供水系统后， 远程遥控水力挖掘机器人的高压喷水机构对施工场地进行 水冲法作业， 当泥浆 坑内汇入一定量泥浆后开启泥浆泵送系统； (6)通过水力挖掘机器人的影像监控系统实时监控施工现场的作业情况， 并基于影像 监控系统传送的冲土区域的影像， 通过图像识别算法判断视觉识别系统自动判断机器人水 枪头的水平方向以及垂直方向转动角度； (7)完成当前 水冲点的冲土作业后， 遥控机器人 行驶至下一水冲点。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115538516 A 3