工地迎来“机器人”工友——博智林建筑机器人应用调研纪实

近年来,新一轮的“工业革命”正在建筑业内掀起,在建造全过程中加大新技术的集成与创新应用、加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展、用机器人建房子的智能建造时代已经来临。

日前,中国建设报社调研组来到广东省广州市和佛山市两地,走进广东博智林机器人有限公司(以下简称“博智林”),走入项目工地,实探博智林建筑机器人的发展与应用情况。

多技傍身 “粉色工友”现身工地

碧桂园·星禧项目位于广州市增城区,是博智林负责参与施工建设的项目之一。目前,项目的主体建筑已基本完工,正处于内部装修阶段。

站在项目工地外,几部建筑外墙上的粉色施工电梯格外显眼。粉色是博智林建筑机器人的统一色调。在碧桂园·星禧项目中,这一颜色十分常见,一个个身着“粉衣”的建筑机器人穿梭在工地中、楼层间、房屋里,让这里“萌”味十足。

戴上安全帽,走进工地,不出几步便能看见一台胖乎乎的建筑清扫机器人正“瞪”大双眼,来回行走在过道中。

ImageFetcher (2).jpg建筑清扫机器人

正处于施工阶段的道路坑洼不平,水泥灰、墙灰、渣土等各类粉尘众多,时不时还会出现小石子、小碎块……看似简单的清扫工作,在工地上难度便加大了不少,但这可难不住多技傍身的建筑清扫机器人。

激光雷达、超声波传感器、防撞条等多传感器融合技术,让建筑清扫机器人在复杂的路况下也能安全作业;双滤芯、双风道设计,让建筑清扫机器人面对厚重的尘土时,也能轻松地完成清洁工作,毫不怯场。相较于人工清扫,建筑清扫机器人的作业效率提升了三倍,而且清扫效果也更加优异。

ImageFetcher (3).jpg室内喷涂机器人

乘坐智能施工升降机,和室内喷涂机器人一同走进建筑物内,穿过走廊,抵达一户的门厅后,它便开始工作。只见它边走边上下挥舞机械手臂,均匀喷射出乳胶漆,完成了一面墙壁的喷涂工作。得益于多角度灵活移动的手臂,室内喷涂机器人不仅可以完成墙面底漆、面漆的全自动喷涂,飘窗、横梁、天花板、石膏线等位置的喷涂也不在话下。

在室内喷涂机器人工作的同时,另一个房间内,测量机器人正站在房间的正中央,360度飞速转着“眼睛”。不出2分钟,数据便采集完成,并生成各式报表传送至数字平台。AI(人工智能)算法的加持让它可以高精确度地测量出房间的墙面爆点、天花板水平度、阴阳角、方正性等各种数据,测量精度在±1毫米内。

12个产品线 钢铁队伍覆盖建筑全周期

建筑机器人不仅能在装修阶段大显身手,在更为早期的混凝土施工中也大有作为。“通过应用智能随动式布料机、地面整平机器人、地面抹平机器人和地库抹光机器人,效率更高了,而且安全性也提高了不少。”碧桂园·星禧项目的项目经理介绍说。

传统的高层建筑混凝土浇筑作业需要三名工人共同完成布料工作,这不仅考验每位工人的技术熟练度,还需要多位工人的配合协同。在碧桂园·星禧项目中,有了智能随动式布料机这位“粉色工友”的帮助,一名工人便可轻松完成混凝土浇筑作业。除了通过手柄遥控控制智能随动式布料机的布料臂到达指定位置,实现精准布料,还可以选择自动模式,运用智能算法让智能随动式布料机自主作业。

在混凝土浇筑完成后,地面坑坑洼洼的现象如何处理呢?这时,就轮到“作业面平整度±5毫米”“全自动整平施工”的地面整平机器人登场了。

双自由度自适应系统、高精度的激光标高控制系统和实时控制系统,让地面整平机器人能够稳定地在钢筋混凝土上施工作业,始终保持毫米级精度的准确度;在导航系统加持下,还可自动设定规划路径,实现全自动整平施工。有了地面整平机器人,主体结构施工阶段便可达到混凝土找平层的平整度要求,加快项目建设进度,提高施工效率。

据了解,博智林是碧桂园集团旗下的全资子公司,在位于佛山市的博智林建筑机器人展厅内,智能随动式布料机、地面整平机器人等在内的几十种建筑机器人整齐排列。目前,博智林已形成混凝土施工、混凝土修整、砌砖抹灰、内墙装饰等12个建筑机器人产品线,涉及主体结构、二次结构、装修、机电安装等施工环节,基本覆盖了建筑全周期。

截至2021年年底,博智林在研的46款建筑机器人中,绝大多数机器人通用于现浇混凝土工艺与装配式建筑施工,其中18款建筑机器人已投入商业化应用。

在佛山市顺德凤桐花园、珠海市平沙海纳苑、海口市美舍仕家等项目中,一幕幕热火朝天的人机协作作业图景,将“机器人建房子”的梦想写入现实。

在各地的项目中,博智林建筑机器人实现了多个方面的突破,包括完成机器人参与建设示范区、建立机器人调度中心、实施修整类机器人多机联合施工模式。

一步一个脚印 自主研发多项核心技术

在各行业加紧科技赋能的智能时代,建筑业的数字化和自动化程度较低,“搬砖头、扎钢筋、浇混凝土、装模板”等较为粗放的生产方式依旧普遍存在。

工地具有作业环境恶劣、场景差异性大、施工面复杂多变的特点,建筑机器人在核心零部件以及核心算法的要求方面与工业机器人等产品有很大差异。为了实现建筑机器人研发中多项技术“零”的突破,博智林的科研人员把实验室搬到工地,夜以继日、刻苦钻研。

“研发建筑机器人所聚焦的三个核心要素是保障施工安全、提升施工质量、提高施工效率,共同推进提升建筑施工综合效益。”博智林的科研人员介绍说。

在硬件研发方面,机器人控制器已批量应用于地坪施工、混凝土修整、砌筑工艺、油漆及墙纸施工、建筑清扫、室内外喷涂等12类约20款的建筑机器人,累计交付量近850件;伺服电机、驱动器、视觉传感器、导航融合模块等30款关键零部件也已实现量产,并应用于建筑机器人现场施工;开发的六轴协作机械臂模块化集成部件,能够提升产品的标准化率,已累计交付超百台。

在软件研发方面,博智林完成了从机器人实时操作系统到施工仿真系统再到机器人调度系统的全自主开发。其中,导航系统可为建筑机器人解决建筑环境定位感知及行走的问题;多机调度系统可以让不同工序如测量、混凝土修正、内墙装饰、物流运输等多种类机器人一起,协同实现全自动施工作业。

目前,博智林在研的机器人关键零部件和基础共享技术共有45款,覆盖了建筑机器人八大核心模块:伺服系统、传感器、控制器、轮系单元、AI(人工智能)、导航系统、视觉算法、机器人管理软件。其中,导航系统、视觉算法等技术填补了建筑机器人领域的空白。截至2021年年底,博智林已递交专利有效申请3468项,获授权1670项。



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