世界人居

當前建筑業(yè)轉型升級面臨效率、質量、安全、成本等多項要素制約。在產業(yè)數(shù)字化時代背景下,建筑機器人已成為建筑領域未來發(fā)展的“專精特新”戰(zhàn)略要地。作為行業(yè)的發(fā)展方向與創(chuàng)新趨勢,建筑機器人的研發(fā)生產需要從實際應用場景出發(fā),建立貫穿建筑全生命周期的產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,努力實現(xiàn)安全、質量、時間和效益的有機結合,促進建筑業(yè)工業(yè)化與智能化發(fā)展。

為有效應對行業(yè)工業(yè)化程度低、勞動力短缺、環(huán)境污染程度高等難題,2018年7月開始,碧桂園集團旗下全資子公司——廣東博智林機器人有限公司(以下簡稱“博智林”)將建筑機器人作為發(fā)展方向,開展技術攻關,向這座新興戰(zhàn)略高地發(fā)起沖鋒。日前,《中國建設報》記者走進博智林建筑機器人施工現(xiàn)場、研發(fā)與調試現(xiàn)場,深度解碼行業(yè)發(fā)展中的關鍵內容與內在邏輯。

讓“鋼鐵俠”成為工人的好幫手

“從未想到,電影中的場景居然成為了現(xiàn)實?！币晃恢悄芙ㄔ飚a業(yè)技師在施工現(xiàn)場表示,而他身旁這個地坪漆涂敷機器人是他的新工友。

據(jù)了解,一般情況下,地坪漆由多種不同揮發(fā)性物質經混合、溶解、稀釋等許多道生產工藝調配而成,工人需要利用滾筒反復進行刮漆、收平,平均每天8~10個小時連續(xù)蹲在地上作業(yè),對于呼吸道和腰背損傷較大。如遇上南方梅雨季節(jié)等天氣不確定性因素,第一道工序后需要操作環(huán)境整體風干后再進行第二次涂敷,工期被動延期,大大影響了工程效率。

地坪漆涂敷機器人

“比如去年3月,由于地庫環(huán)境密閉,傳統(tǒng)地下作業(yè)施工味道特別刺鼻,即使是冬天,工友們仍赤膊上陣。為避免施工時呼吸不暢,工友們無法戴口罩,這就是建筑業(yè)的基本現(xiàn)狀,很多工序都是靠建筑工人拿鐵錘磨刀一步一步手工完成的。所以現(xiàn)在很多年輕人寧愿送快遞也不愿干建筑業(yè)這行?！辈┲橇纸ㄖC器人研發(fā)代表劉恒志博士對研發(fā)地坪漆涂敷機器人的初衷仍記憶猶新,地下車庫的涂敷環(huán)境往往容易被人忽略,但是工作強度高、對人體健康影響大,因此地下車庫成為當初研發(fā)此款機器人的重要場景。

生產工具創(chuàng)新才能提升生產效率,解決困擾行業(yè)的痛點。目前智能建造產業(yè)技師只需要利用手機或平板電腦終端輸入工作要求,博智林地坪漆涂敷機器人利用激光雷達完成施工環(huán)境掃描,通過精準的客戶流量以及產出面積,控制耗材量、施工時間,技師通過監(jiān)督機器人工作效果,查缺補漏完成部分工作,“通過生產技術創(chuàng)新,建筑機器人成為工人的好幫手?！眲⒑阒局赋?智能化發(fā)展與應用不是取代人,而是更好地服務于人,在材料節(jié)省、施工效果保障等方面都體現(xiàn)出科技創(chuàng)新帶來的巨大變化。

針對目前在用的地下車庫,如果存在滲漏、磨損問題,未來人們在進行翻新改造工作時會更加注重選擇環(huán)保材料、縮短工期以減少實際應用影響等關鍵細節(jié)。因此,地坪漆涂敷機器人將迎來廣闊的應用前景,大大縮短翻新改造工期的同時還能顯著提升施工品質。

技術攻關聚焦安全、質量和效率系統(tǒng)性提升

1月20日召開的全國住房和城鄉(xiāng)建設工作會議指出,2022年重點工作之一是促改革,更好地激發(fā)企業(yè)活力,更好地適應和滿足需求變化。

我國擁有世界上最大的建筑市場。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2021年全國建筑業(yè)總產值293079億元,同比增長11.0%;全國建筑業(yè)房屋建筑施工面積157.5億平方米,同比增長5.4%。建筑業(yè)對國民經濟發(fā)展的推動作用越來越突出,但當前傳統(tǒng)建筑業(yè)正面臨諸多制約,如落后的施工手段和方式、用工成本上升等,導致安全問題突出、資源浪費巨大等問題凸顯,先進水平的工藝技術和工程技術整體應用程度偏低。

建筑業(yè)轉型升級亟須尋找實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的突破口和關鍵抓手。1月25日,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出,加快建筑機器人研發(fā)和應用,加強新型傳感、智能控制和優(yōu)化、多機協(xié)同、人機協(xié)作等建筑機器人核心技術研究,研究編制關鍵技術標準,形成一批建筑機器人標志性產品。

結合行業(yè)發(fā)展趨勢及實際應用性問題,建筑機器人的研發(fā)應用聚焦行業(yè)痛點,以保障施工安全、提升施工質量、提高施工效率,提升建筑施工綜合效益。

“提起建筑業(yè),大家都覺得又臟、又累,還要起早貪黑,一般有體力的年輕人都去送外賣了?！眲⒑阒局赋?建筑工種的“臟、累、險”等缺點被很多人詬病?；诖?博智林從減少工人體力勞動、增加工人作業(yè)的安全性出發(fā),在承重墻搬運、外墻體噴涂等體力繁重或存在危險的施工工序,逐漸讓機器人從事這些領域的工作。

“外邊這面白墻就是建筑機器人整體粉刷完成的?！币晃滑F(xiàn)場人員表示,卷揚式外墻乳膠漆噴涂機器人通過自主路徑規(guī)劃,可以實現(xiàn)建筑外墻涂裝的全自動、全方位噴涂。相較于傳統(tǒng)人工施工,卷揚式外墻乳膠漆噴涂機器人從根本上杜絕了工人因高空作業(yè)帶來的安全風險,有更穩(wěn)定的施工質量和更高的施工效率。

在質量和效率方面,博智林各款機器人產品的效率對比人工有較大提升,主要體現(xiàn)在節(jié)省時間、節(jié)省人工方面;由于機器作業(yè)的穩(wěn)定性與誤差小,機器人的施工質量比人工質量也有較大提升。例如測量機器人,根據(jù)工程應用測試,工效為人工的2.5倍以上,測量精度在±1毫米內,作業(yè)效率與測量準確率優(yōu)于人工。目前混凝土施工機器人產品線由智能隨動式布料機及地面整平、地面抹平、地庫抹光機器人組合而成,通過聯(lián)動施工,整個混凝土施工班組人員可以更加精簡。

除此之外,博智林在全球首次實現(xiàn)了噴涂機器人智能化參數(shù)調節(jié)技術,結合噴涂實驗與計算機流體仿真,實現(xiàn)高質量的噴涂工藝參數(shù)。噴涂機器人通過人工智能技術,基于現(xiàn)場環(huán)境與大數(shù)據(jù)實現(xiàn)參數(shù)智能化預測,調節(jié)噴涂參數(shù),實現(xiàn)噴涂質量最優(yōu),作業(yè)后漆膜厚度均勻一致,漆面光滑、無污染、無色差。同時,噴涂機器人效率高,乳膠漆噴涂效率約為人工噴涂的4倍,乳膠漆自動噴涂覆蓋率可達95%以上。

從點上開花到行業(yè)良性循環(huán) 急需生態(tài)體系搭建

當前全球建筑行業(yè)智能建造的整體水平仍處于起步階段。日本、澳大利亞、韓國、美國等發(fā)達國家在建筑機器人方面取得了一些成果,但尚未實現(xiàn)建筑全周期、系統(tǒng)化應用的目標,目前仍以單點研發(fā)和小批量試用為主。

智能建筑機器人施工不是單打獨斗,從整體地下車庫的建筑施工體系,到混凝土澆筑、整平抹平、地坪研磨工序,再到建筑垃圾的清掃、地坪漆涂敷等,建筑施工的全周期性進一步增加了技術研發(fā)與系統(tǒng)性管理難度。

“面對建筑機器人這個新興領域,除傳統(tǒng)建筑業(yè)存在的通病,與一般工業(yè)機器人相比,建筑機器人的研發(fā)與應用需求精確度更高。一般工業(yè)化機器人操作對象是標準化零件或者原材料,但是難以操作類似砂漿、混凝土、乳膠漆、膩子等流體物質。建筑機器人在核心零部件以及核心算法的要求方面與工業(yè)機器人等產品有很大差異。面對不同工序的工作要求,需要研發(fā)人員逐步突破技術與應用之間的壁壘?！辈┲橇謾C器人與智能產品研究院院長許安鵬表示,博智林現(xiàn)已搭建系統(tǒng)化的研發(fā)、制造、應用體系;針對建筑機器人八大核心模塊實現(xiàn)了全覆蓋自主研發(fā),其中導航、視覺、多機調度等技術填補了建筑機器人領域的空白,在施工質量智能化評判、建筑大數(shù)據(jù)治理、智慧工地監(jiān)管等細分領域實現(xiàn)了從0到1的突破。

截至2021年年底,博智林在研46款建筑機器人,18款開啟商業(yè)化應用,累計交付730臺;機器人足跡遍布25個省份,覆蓋350個項目,施工面積已經超過了700萬平方米……這是博智林在建筑機器人領域取得的階段性成果。

博智林總部大樓

憑借世界500強企業(yè)的碧桂園集團豐富資源,博智林發(fā)力建筑機器人和智能建造,擁有綜合實力、應用場景、人才、資金、項目等優(yōu)勢,打破了其他同類建筑機器人企業(yè)產品無豐富應用場景的窘境。同時,碧桂園集團作為房地產行業(yè)龍頭,擁有30年房地產開發(fā)建設經驗,深諳建筑施工需求,圍繞需求開展研發(fā),更加貼合行業(yè)發(fā)展的實際,更加有利于建筑機器人產品的加速迭代和智能建造體系的升級完善,完整的智能建造體系能夠支撐建筑機器人系列產品最大化發(fā)揮功效,形成核心技術優(yōu)勢,建立企業(yè)獨有的技術壁壘,從而真正推動傳統(tǒng)建筑行業(yè)高質量發(fā)展。