智能机器人的运用

周雪威,汪科尔

摘要：随着国内建筑行业的发展，大批建筑务工人员老龄化，年轻务工人员投入建筑行业少之又少，导致此行业出现劳动力不足和断层的状况。近些年来，一些施工项目针对此类情况，率先投入了各类智能机器人来缓解压力，在与人工配合下试行良好，效果显著，很好的减少了传统人力务工的负担。

关键词：建筑机器人；智能化；人工互补

1、智能机器人的现状

目前国内对建筑施工投入智能机器人的项目也在逐步增多，从一个项目的选址设计到最后的竣工交付，其中各个环节，都能把智能机器人的功能结合起来进行使用。基于良好的智能化平台和5G互联网框架，智能机器人的种类及功能也在随着时代的发展飞速进步。

2、智能机器人的使用范围和优点

项目施工阶段涉及到智能机器人的使用大致分为五大类，分别是主体、二构、精装、辅助和智能设备，其对应各大类分项又涉及到不同种类的智能机器人。

⑴楼层清洁机器人

通过激光SLAM技术，3D视觉识别技术，融合料位检测传感器技术实现复杂场景的激光高精地图建立、定位、障碍物识别、自主导航和避障等功能，主要解决建筑施工楼面小石块及灰尘清扫难题，重点解决清洁行业人力资源紧张、成本上涨、清洁效率低下等问题。

⑵智能施工升降机

智能施工升降机在传统的施工升降机基础上进行了自动化和智能化升级。配置自动门，可响应楼层外呼和笼内选层指令，也可通过垂直物流调度系统响应智能机器人的搭乘请求，并在指定楼层自动平层停靠、自动开关门。智能施工升降机的工程应用，可以有效解决传统施工升降机使用效率低下的弊端，提高垂直物流通道的运输效率，保障建筑工程施工进度。

⑶测量机器人

测量机器人是用于施工质量检测的建筑机器人。机器人采用先进的AI测量算法处理技术，通过模拟人工测量规则，使用虚拟靠尺、角尺完成实测实量工艺，很好体现出了施工高效率、高精度和数字智能化的优点。

⑷智能随动式布料机

智能随动式布料机根据操作人员发出的运动方向指令，通过智能算法解析，自动控制电机驱动布料机的大、小臂联合运动，从而实现出料口跟随操作人员进行移动。其具有随动、手动、人工等多种工作模式，且各种工作模式之间可实现一键切换，满足不同用户及工况下的使用需求。可在布料人员的操控下实现大小臂联动,快速到达布料人员指定位置进行布料。

⑸地面整平机器人

地面整平机器人具备独特的双自由度自适应系统，高精度激光识别测量系统和实时控制系统，能够动态调整并精准控制执行机构末端，使之始终保持在毫米级精度的准确高度。地面整平机器人基于自主开发的GNSS导航系统，能够自动设定整平规划路径，实现混凝土地面的全自动整平施工。

⑹地面抹平机器人

地面抹平机器人适用于住宅楼面、仓库、地库、厂房、机场、商场等需要做混凝士高精度地面施工的场景。机器人对混凝土初凝地面进行抹平处理，相对于传统人工作业，施工平整度误差小，地面加密实均匀，施工效率高。

⑺地面抹光机器人

地库抹光机器人通过自研的智能运动控制算法，融合GNSS导航技术，实现混凝土地面抹光作业的自动化施工。

⑻螺杆洞封堵机器人

螺杆洞封堵机器人采用自研的砂浆封堵工艺系统，通过视觉识别墙面孔洞的位置完成孔洞封堵，机器人封堵后孔洞填充密实，一致性好，有效的解决了螺杆洞口的质量风险。

⑼混凝土内墙面打磨机器人

混凝土内墙打磨机器人具备内墙面打磨、粉尘自动回收、自动定位和导航，路径规划等功能，主要应用于建筑环境内部，对墙面平整度、垂直度不满足标准要求的区域进行打磨作业，并具备粉尘回收的功能。

⑽混凝土天花打磨机器人

通过测量机器人识别2mm以上爆点、错台及模板拼缝或者人工快速采集缺陷数据信息，混凝土天花打磨机器人可以全自动完成对天花板的打磨作业，打磨后显著提高天花平整度，极差在2mm以内。

⑾地坪研磨机器人

地坪研磨机器人主要用于去除混凝土表面浮浆，可广泛应用于地下车库和室内厂房的环氧地坪、固化地坪、金刚砂地坪施工。选用15kW大功率电机带动研磨盘高速旋转，研磨盘直径达800mm，研磨效率高，研磨效果好。通过激光雷达扫描，识别出墙、柱等物体位置信息，实现机器人定位和导航，实现全自动研磨作业，相较于传统研磨机施工需要4名人工，研磨机器人施工仅需配备1名人员，同时提升研磨质量。

⑿地坪漆涂敷机器人

地坪漆涂敷机器人，通过激光雷达与BIM结合进行定位导航，进行智能路径规划，全自动完成整个地下车库环氧地坪漆的底漆、中涂漆以及面漆的涂敷。该机器人能够通过功能模块更换，实现多种不同材料和不同工序的涂敷，实现一机多用。机器人能够自动完成墙柱边角区域的环氧地坪漆涂敷。地下车库地坪漆涂敷机器人能够有效提高施工质量和效率并且降低施工成本。

⒀室内喷涂机器人

室内喷涂机器人是基于一些常用户型设计的自动喷涂机器人，可以应用至洋房、公寓项目施工，能实现对住宅室内的墙面、飘窗、横梁、天花板和石膏线的底漆和面漆全自动喷涂。基于自动路径规划技术制作机器人所需的路径文件，在不需要人工参与下，机器人通过导航控制系统和激光SLAM技术实现在房间内的自由行走。利用PLC控制上装运动从而实现喷涂作业。利用APP远程遥控机器人可进行手动操作和自动喷涂作业。

⒁地下车库喷涂机器人

地下车库喷涂机器人采用BIM 软件规划路径、导航控制系统、激光传感器，结合自主开发的四轮四驱全向底盘，实现自动行驶功能；采用先进的喷涂工艺，控制机械臂双喷枪结构，实现全场景覆盖喷涂功能，重点解决传统人工效率低、工作环境差、高空作业危险性大等问题。

⒂地下多功能喷涂机器人

地下车库多功能喷涂机器人主要用于地下车库墙面和立柱等建筑毛坯表面的腻子以及油漆喷涂。该款机器人自带涂料，通过导航控制系统和激光传感器实现自主导航；采用升降机构的双喷枪结构实现喷涂功能；自主开发的四轮四驱全向底盘越障、涉水能力优秀，环境适应性强；采用BIM 软件规划路径，实现全自动喷涂。

⒃铺砖机器人

超平刮浆技术，瓷砖胶垫铺更平整均匀。在地面不平的情况下，机器人基于地砖全局标高水平定位、地砖边缝视觉测量定位、四点分布式振捣、瓷砖胶精准铺设等功能系统，确保铺贴完成面的平整度，并大幅降低地砖空鼓率。

⒄外墙喷涂机器人

用于高层住宅或商业建筑外墙面的自动喷涂作业，通过替代人工，大大降低了高空作业的安全隐患。其施工质量稳定、安全可靠、效率高，最大外墙喷涂效率可达300m²/h，施工成本节约50%以上。外墙喷涂机器人分为悬挂总成和喷涂总成两部分，悬挂总成通过双舵轮自动移动与定位，喷涂总成通过钢丝驱动，通过自主路径规划，可以实现建筑外墙涂装的全自动、全方位外墙喷涂。

3、使用总结和结束语

智能机器人在使用方面还是有很多不足，比如在位置狭小的地方还是涉及不到，需要人工来辅助完成，机器的材料也是较为脆弱，后期保养较为繁琐，总的来说还是利大于弊，我相信乘着智能建造这艘大船，智能机器人会衍生出更多种类，操作使用更加简易方便，前景也非常乐观。

参考文献：

[1]王凡，李铁军，刘今越，赵海文，基于BIM的建筑机器人自主路径规划及避障研究计算机与应用，2020.56，（17）：224-230

[2]李朋昊，李朱锋，益田正，喜冠南，建筑机器人应用与发展.机械设计与研究，2018.12，14（6）：26-29

[3]张皓涵，建筑施工机器人技术的应用与发展.广东建材，2021.8，（8）：74-78