建筑機(jī)器人應(yīng)用與發(fā)展

摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)正在不斷的發(fā)展，建筑行業(yè)也迎來了發(fā)展高峰期，對(duì)建筑行業(yè)目前的情況來看，將機(jī)器人技術(shù)引入到建筑行業(yè)中已經(jīng)成為了建筑行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。通過機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)等這些方面，對(duì)墻體施工機(jī)器人、裝修機(jī)器人以及救援機(jī)器人等研究情況進(jìn)行了闡述。而且，還從傳感器技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)等方面，提出未來機(jī)器人的發(fā)展方向。本文主要對(duì)建筑機(jī)器人應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并且提出了相關(guān)的建議，希望能夠給相關(guān)人士提供幫助。

關(guān)鍵詞：建筑機(jī)器人;機(jī)械化;智能化;精度;傳感器技術(shù)

引言：

這幾年來，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)不理想，各個(gè)國(guó)家都要尋找經(jīng)濟(jì)的突破點(diǎn)，加快經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在這背景下，德國(guó)在2013年的時(shí)候提出了“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的戰(zhàn)略，簡(jiǎn)稱“工業(yè)4.0戰(zhàn)略”，而其他國(guó)家則紛紛模仿，根據(jù)自己國(guó)家的實(shí)際情況提出戰(zhàn)略計(jì)劃。

而我國(guó)在這個(gè)時(shí)候已經(jīng)步入了老齡化的階段，勞動(dòng)力正在急劇的縮減，而且建筑這個(gè)行業(yè)特別依賴勞動(dòng)力，比如：勞動(dòng)行業(yè)中的許多工序都需要依靠許多工人一起完成，而且建筑行業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)較高，我國(guó)對(duì)各個(gè)行業(yè)的事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，建筑行業(yè)的事故以及傷亡人員的數(shù)量高居首位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他行業(yè)的事故量。而且傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式?jīng)]那么細(xì)致，建筑施工的質(zhì)量得不到保障。所以，我國(guó)根據(jù)此情況，提出了“建筑4.0戰(zhàn)略”，就是根據(jù)我國(guó)如今的建筑行業(yè)情況，將機(jī)器人技術(shù)引入進(jìn)來，解決了建筑行業(yè)的許多問題與需求。

一、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

日本是第一個(gè)研制出建筑機(jī)器人的國(guó)家，型號(hào)為SSR-1的耐火材料噴涂機(jī)器人。通過多年的發(fā)展，許多國(guó)家對(duì)建筑機(jī)器人都頗為重視，建筑機(jī)器人得到發(fā)展，在建筑工程中得到應(yīng)用。根據(jù)機(jī)器人的性能，可以將機(jī)器人分為墻體施工機(jī)器人、裝修機(jī)器人、維護(hù)機(jī)器人、救援機(jī)器人以及3D打印機(jī)器人這5種類型。

1.1 國(guó)外建筑機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r

1.1.1 墻體施工機(jī)器人

第一臺(tái)應(yīng)用于墻體施工的機(jī)器人是由日本生產(chǎn)的，但隨著墻體施工的難度增加，導(dǎo)致墻體施工機(jī)器人的工作效率下降，隨后歐盟在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，加入自動(dòng)導(dǎo)航收納系統(tǒng)，但該系統(tǒng)會(huì)受天氣等因素的影響，并沒有應(yīng)用到建筑施工中。最近幾年，建筑行業(yè)的事故發(fā)生率上升，工人的成本增加，墻體施工機(jī)器人又重新被建筑行業(yè)重視。德國(guó)某大學(xué)研制出墻體施工機(jī)器人，該機(jī)器人通過傳感器接受信號(hào)，夾具裝置夾緊磚塊，再有電機(jī)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成磚塊的安裝環(huán)節(jié)。傳感器能夠精準(zhǔn)定位磚塊，加入數(shù)字濾波等技術(shù)，讓傳感器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)磚塊的情況，在一定程度上能夠減少失誤，避免磚塊受力不足滑落。

1.1.2裝修建筑機(jī)器人

隨著人們生活質(zhì)量提高，人們對(duì)室內(nèi)的裝修水平也在不斷上升，裝修難度也相應(yīng)的上升。為了解決該問題，研究人員進(jìn)行了大量的研究。比如韓國(guó)某大學(xué)研發(fā)的裝修建筑機(jī)器人，該機(jī)器人擁有全自動(dòng)噴漆功能，該機(jī)器人的噴漆裝置由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)噴漆的噴出量進(jìn)行控制。該機(jī)器人最大的優(yōu)勢(shì)是能夠檢測(cè)周圍的風(fēng)速，根據(jù)實(shí)際的風(fēng)速改變吸盤的吸力，保證操作能夠穩(wěn)定的實(shí)行。

1.1.3維護(hù)建筑機(jī)器人

隨著時(shí)間的流逝，任何建筑質(zhì)量都會(huì)降低，外觀也會(huì)非常臟亂，需要進(jìn)行定期的清潔、檢查等環(huán)節(jié)。而一幢高大的建筑，采用傳統(tǒng)的人工清洗弊端較多，人工清洗費(fèi)用太高，危險(xiǎn)系數(shù)也較大，還不能保證維護(hù)的質(zhì)量。所以，維護(hù)建筑機(jī)器人被建筑行業(yè)所重視，日本某大學(xué)研發(fā)出一款專門清洗外墻的維護(hù)建筑機(jī)器人，該機(jī)器人模塊化設(shè)計(jì)比較突出，能夠?qū)崿F(xiàn)多功能的擴(kuò)展，能清洗建筑外墻，也能對(duì)建筑的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，節(jié)約大量的成本，保證建筑的質(zhì)量。通過實(shí)驗(yàn)證明，該機(jī)器人能夠在短時(shí)間內(nèi)清洗建筑一個(gè)周期。

1.1.4救援建筑機(jī)器人

如今經(jīng)濟(jì)在快速增長(zhǎng)，高樓大廈在一幢一幢的出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)自然災(zāi)難，傳統(tǒng)的人工救援難度系數(shù)較大，也比較危險(xiǎn)。救援時(shí)間是很寶貴的，應(yīng)該在最快的時(shí)間內(nèi)搶救受傷人員與財(cái)產(chǎn)，救援機(jī)器人能很好的勝任這個(gè)職位。日本某大學(xué)研發(fā)出功能性救援機(jī)器人，該救援機(jī)器人能夠提供空中救援、地面救援，通過測(cè)試，該機(jī)器人能夠?qū)⒕仍畔⒎答伣o救援人員，對(duì)救援地區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，協(xié)助救援人員展開救援，節(jié)省寶貴的救援時(shí)間，使得救援效果最大化。

二、建筑機(jī)器人發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)

在研發(fā)機(jī)器人的過程中，需要做到成本低、易操作、高效率的目的，而實(shí)現(xiàn)這一目的需要從以下幾個(gè)方面去實(shí)施。

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如今的機(jī)器人還在設(shè)計(jì)的初級(jí)階段，具有體積大、重量大的問題，導(dǎo)致部分的功能受到影響。可以通過減輕研發(fā)材料重量來實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，保存原有的功能，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的機(jī)器人，能夠節(jié)省材料成本，體積小質(zhì)量高。

（2）傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)主要用于感知周圍的情況，而建筑行業(yè)的工作環(huán)節(jié)多，建筑機(jī)器人需要針對(duì)性的設(shè)置不同功能的傳感器，比如：壓力、視覺以及聲控傳感器，相當(dāng)于人的感官，感知周圍的情況。

（3）導(dǎo)航定位技術(shù)

導(dǎo)航技術(shù)能夠給機(jī)器人提供避障的功能，在開展工作時(shí)，通過傳感器的輔助，順利移動(dòng)到目標(biāo)位置。導(dǎo)航定位技術(shù)為機(jī)器人的工作帶來了便利。

（4）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是機(jī)器人的中樞，控制系統(tǒng)能夠決定機(jī)器人的主要性能與功能，控制系統(tǒng)能讓機(jī)器人更穩(wěn)定、高效的開展作業(yè)，控制系統(tǒng)主要趨于智能化、模塊化。

三、結(jié)語

建筑行業(yè)的事故發(fā)生率及人員傷亡數(shù)量領(lǐng)先于其他的行業(yè)，建筑機(jī)器人是應(yīng)時(shí)代而生的產(chǎn)物，建筑機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了整個(gè)建筑行業(yè)。本文主要對(duì)墻體施工機(jī)器人、裝修建筑機(jī)器人、維護(hù)建筑機(jī)器人以及救援建機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，保證未來機(jī)器人在建筑行業(yè)中的發(fā)展，突出我國(guó)的建筑行業(yè)技術(shù)，為我國(guó)的建設(shè)增添一份力量。

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作者簡(jiǎn)介：李靜巖（1992-），男，漢族，籍貫：廣東省深圳市，職稱：機(jī)械工程師一級(jí)，學(xué)歷：全日制本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化。