本申請涉及布料系統(tǒng)，具體而言，涉及一種基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、軌道式布料系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑施工中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，其主要作用是通過軌道滑移將混凝土均勻地輸送到指定施工區(qū)域，確保澆筑過程的高效性和質(zhì)量穩(wěn)定性。作為建筑施工機(jī)械化的重要組成部分，軌道式布料系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、隧道等復(fù)雜工程場景。

2、然而，現(xiàn)有軌道式布料系統(tǒng)多采用單機(jī)作業(yè)模式，缺乏智能化協(xié)同能力。這種模式主要依賴人工經(jīng)驗進(jìn)行路徑規(guī)劃和施工參數(shù)調(diào)整，導(dǎo)致施工效率和質(zhì)量受到較大限制。尤其是在復(fù)雜施工環(huán)境中，傳統(tǒng)布料系統(tǒng)難以實時優(yōu)化施工參數(shù)，從而影響澆筑質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3、針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供了一種基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。

2、本申請?zhí)峁┝艘环N基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，包括：

3、布料機(jī)組，包括沿雙導(dǎo)軌滑移的多個布料機(jī)單體，各單體集成三節(jié)液壓折疊臂、回轉(zhuǎn)驅(qū)動總成及嵌入式控制器，所述嵌入式控制器用于實時采集坍落度、泵送壓力、臂架傾角及環(huán)境風(fēng)速數(shù)據(jù)；

4、邊緣網(wǎng)關(guān)，部署于各單體內(nèi)部，配置滑動時間窗濾波算法與特征提取模塊，用于將傳感器數(shù)據(jù)壓縮為包含時間戳的標(biāo)準(zhǔn)化施工特征流；

5、云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺，集成數(shù)字孿生引擎，用于接收各邊緣網(wǎng)關(guān)的特征流，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，生成包含路徑規(guī)劃、液壓參數(shù)及避障指令的協(xié)同控制策略；

6、人機(jī)協(xié)同終端，用于將所述協(xié)同控制策略解析為臂架運(yùn)動軌跡及閥控參數(shù)，并下發(fā)至所述布料機(jī)組，以實現(xiàn)澆筑過程的多機(jī)位姿同步與應(yīng)力均衡控制。

7、進(jìn)一步地，所述雙導(dǎo)軌配置：

8、rfid定位標(biāo)簽陣列，間距小于或等于1米，用于布料機(jī)單體位置校準(zhǔn)；

9、防碰撞預(yù)警模塊，通過uwb測距實時計算相鄰布料機(jī)單體之間的安全距離；

10、動態(tài)調(diào)平液壓支腿，用于根據(jù)光纖應(yīng)變數(shù)據(jù)自動調(diào)整支承板傾角，以保證支反力均衡。

11、進(jìn)一步地，所述三節(jié)液壓折疊臂包括：

12、第一節(jié)臂與底架通過銷軸鉸接，內(nèi)置雙冗余平衡閥及壓力補(bǔ)償器；

13、第二節(jié)臂配備分布式應(yīng)變傳感器，用于實時監(jiān)測導(dǎo)軌支承面的動態(tài)載荷分布；

14、第三節(jié)臂末端集成微波坍落度檢測儀與mems慣性導(dǎo)航單元；其中，所述微波坍落度檢測儀用于基于微波共振原理測量混凝土流變特性，所述mems慣性導(dǎo)航單元用于實時解算臂架末端位姿。

15、進(jìn)一步地，所述邊緣網(wǎng)關(guān)執(zhí)行：

16、基于小波包分解濾除液壓沖擊噪聲，提取泵送壓力頻譜特征；

17、當(dāng)檢測到坍落度波動超過設(shè)定閾值時，觸發(fā)本地pid控制器調(diào)整液壓流量；

18、采用事件驅(qū)動傳輸模式，當(dāng)特征值變化率大于動態(tài)調(diào)整的閾值區(qū)間時向所述云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺上傳數(shù)據(jù)；其中，所述動態(tài)調(diào)整的閾值區(qū)間結(jié)合歷史施工數(shù)據(jù)與環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時優(yōu)化。

19、進(jìn)一步地，所述事件驅(qū)動傳輸模式，包括：

20、基于時空注意力機(jī)制篩選關(guān)鍵特征，為高頻變化的臂架振動數(shù)據(jù)與低頻泵送壓力數(shù)據(jù)分配差異化傳輸權(quán)重；

21、采用輕量化聯(lián)邦濾波算法，在邊緣網(wǎng)關(guān)端預(yù)聚合多布料機(jī)單體的局部數(shù)據(jù)，生成壓縮梯度張量后上傳至所述云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺。

22、進(jìn)一步地，所述數(shù)字孿生引擎的構(gòu)建，包括：

23、將導(dǎo)入的bim模型離散為體素網(wǎng)格，映射至布料機(jī)組工作空間；

24、融合激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)三維施工場景，并生成動態(tài)障礙物拓?fù)鋱D；

25、采用異構(gòu)聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架，聚合多個布料機(jī)單體的局部梯度更新，其中，對液壓參數(shù)梯度采用差分隱私加密，注入自適應(yīng)拉普拉斯噪聲；對路徑規(guī)劃梯度采用同態(tài)加密傳輸，云端解密后通過蒙特卡洛樹搜索優(yōu)化路徑權(quán)重矩陣。

26、進(jìn)一步地，所述云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺接收各邊緣網(wǎng)關(guān)的特征流，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，生成包含路徑規(guī)劃、液壓參數(shù)及避障指令的協(xié)同控制策略，包括：

27、根據(jù)澆筑效率、能耗成本與結(jié)構(gòu)應(yīng)力定義多目標(biāo)損失函數(shù)；

28、通過自適應(yīng)動量估計優(yōu)化器迭代更新所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的模型參數(shù)；

29、基于優(yōu)化后的多目標(biāo)優(yōu)化模型，生成包含路徑規(guī)劃、液壓參數(shù)調(diào)整及避障指令的協(xié)同控制策略；

30、引入強(qiáng)化學(xué)習(xí)與聯(lián)邦學(xué)習(xí)混合優(yōu)化策略，將所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的輸出作為獎勵信號反饋至所述邊緣網(wǎng)關(guān)，動態(tài)調(diào)整本地模型訓(xùn)練優(yōu)先級，以進(jìn)一步優(yōu)化協(xié)同控制策略。

31、進(jìn)一步地，所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)與聯(lián)邦學(xué)習(xí)混合優(yōu)化策略具體包括：

32、構(gòu)建虛擬施工沙盒，模擬多機(jī)協(xié)同澆筑過程并生成對抗性訓(xùn)練樣本；

33、通過深度確定性策略梯度算法優(yōu)化路徑規(guī)劃動作空間；

34、將虛擬訓(xùn)練結(jié)果與真實施工數(shù)據(jù)融合，生成聯(lián)邦學(xué)習(xí)的增強(qiáng)數(shù)據(jù)集。

35、進(jìn)一步地，所述人機(jī)協(xié)同終端，包括：

36、ar虛實注冊誤差補(bǔ)償算法，用于結(jié)合mems位姿數(shù)據(jù)控制虛擬路徑投影偏差；

37、多模態(tài)傳感器融合定位模塊，用于實時融合uwb定位數(shù)據(jù)、視覺slam點(diǎn)云與慣性導(dǎo)航信息；

38、動態(tài)優(yōu)先級仲裁模塊，用于當(dāng)手勢指令與所述協(xié)同控制策略沖突時，基于安全等級權(quán)重自動選擇執(zhí)行指令。

39、進(jìn)一步地，所述ar虛實注冊誤差補(bǔ)償算法，包括：

40、基于語義分割的施工場景理解模塊，識別澆筑區(qū)域邊界與障礙物語義標(biāo)簽；

41、采用神經(jīng)輻射場策略實時渲染虛擬路徑與真實環(huán)境的光照一致性；

42、嵌入反饋校正回路，通過臂架末端位姿誤差反向調(diào)整ar投影參數(shù)。

43、基于本申請?zhí)峁┑膶嵤├ㄟ^嵌入式控制器實時采集坍落度、泵送壓力等多維施工參數(shù)，結(jié)合邊緣網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化特征流處理，解決傳統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島問題，提升參數(shù)采集的完整性與時效性；云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺基于數(shù)字孿生引擎構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，動態(tài)生成協(xié)同控制策略，實現(xiàn)澆筑路徑與液壓參數(shù)的全局最優(yōu)匹配，克服人工經(jīng)驗決策的滯后性，能夠幫助有效應(yīng)對混凝土坍落度波動或泵送壓力失衡；通過ar可視化界面與多模態(tài)交互模塊，將復(fù)雜云端策略轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的臂架運(yùn)動指令，降低操作門檻并提升施工精度。

技術(shù)特征：

1.一種基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述雙導(dǎo)軌配置：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述三節(jié)液壓折疊臂包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述邊緣網(wǎng)關(guān)執(zhí)行：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述事件驅(qū)動傳輸模式，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字孿生引擎的構(gòu)建，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺接收各邊緣網(wǎng)關(guān)的特征流，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，生成包含路徑規(guī)劃、液壓參數(shù)及避障指令的協(xié)同控制策略，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述強(qiáng)化學(xué)習(xí)與聯(lián)邦學(xué)習(xí)混合優(yōu)化策略具體包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)協(xié)同終端，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，其特征在于，所述ar虛實注冊誤差補(bǔ)償算法，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于云端工廠協(xié)同的軌道式布料系統(tǒng)，涉及布料系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括：布料機(jī)組，包括沿雙導(dǎo)軌滑移的多個布料機(jī)單體，嵌入式控制器用于實時采集坍落度、泵送壓力、臂架傾角及環(huán)境風(fēng)速數(shù)據(jù)；邊緣網(wǎng)關(guān)，部署于各單體內(nèi)部，配置滑動時間窗濾波算法與特征提取模塊，用于將傳感器數(shù)據(jù)壓縮為包含時間戳的標(biāo)準(zhǔn)化施工特征流；云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)平臺，集成數(shù)字孿生引擎，用于接收各邊緣網(wǎng)關(guān)的特征流，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，生成包含路徑規(guī)劃、液壓參數(shù)及避障指令的協(xié)同控制策略；人機(jī)協(xié)同終端，用于將協(xié)同控制策略解析為臂架運(yùn)動軌跡及閥控參數(shù)，并下發(fā)至布料機(jī)組，以實現(xiàn)澆筑過程的多機(jī)位姿同步與應(yīng)力均衡控制。

技術(shù)研發(fā)人員：李明,馮苛釗,肖航,曾陽彬,黃博,胡俊,楊芳,王祥卉,高照遠(yuǎn),郭航航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建四局華南建設(shè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15