凤桐花园的工地上,工作人员正在调试外墙腻子涂敷机器人。另一处室内作业区,瓷砖铺贴机器人也在忙碌着。
随着技术人员通过平板电脑发出指令,地坪研磨机器人迅速启动,磨盘飞速旋转,将粗糙的地面打磨得光滑如镜。机器人灵活地绕过停车场的柱子和工人,打磨过程中产生的灰尘也被自带的吸尘系统收集起来。昔日尘土飞扬的场景已经不再出现。
这是佛山市顺德区北滘镇凤桐花园工地的一个典型场景。这些机器人由碧桂园旗下的博智林公司研发生产。目前,博智林已掌握了一批自主的核心技术,并研发了近50款建筑机器人及相关智能产品。通过结合BIM数字化技术、智能建筑设备和新型建筑工业化,博智林打造了一个完整的智能建造体系。
住建部《关于推进智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》指出,应大力发展建筑工业化,以数字化和智能化升级为动力,构建涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全链条的智能建造产业体系。如今,以博智林为代表的广东智能建造企业已经站在了行业的前沿,机器人建房正逐步成为现实。
机器人在工地上的应用十分广泛。凤桐花园是住建部最新公布的智能建造试点项目之一,也是唯一一个真正引入建筑机器人批量应用于工程建造过程的在建项目,大部分工序都由机器人完成。
乘坐工地的自动升降机到达8号楼12层,可以看到混凝土修整机器人正在对室内墙面、天花板和螺杆洞进行整修和封堵,外墙腻子喷涂机器人则在喷涂楼栋外立面。其他在建楼栋的顶部,几台混凝土施工机器人和自动布料机器人正与工人合作,进行混凝土浇筑和平整工作。
与此同时,清扫机器人也加入到了工作中,它自主规划行程,将小石块和灰尘清理干净。施工负责人表示,过去打扫工地非常麻烦,需要大量人力且扬尘严重,现在只需调用两台清扫机器人即可轻松解决。
在工地旁的智慧指挥中心内,BIM智慧运维平台正在发挥重要作用。工作人员通过该平台远程监控建筑机器人的状态,并随时下达任务。在这里,所有楼栋、楼层的工程细节都可以通过平面或三维图直观展示。
不远处的另一个在建项目已进入室内装修阶段,墙面喷漆、打磨,地板、瓷砖铺贴等工序均由机器人完成。特别是瓷砖铺设,从地砖胶涂敷到地砖铺设,机器人实现了全流程作业。在导航测量设备的帮助下,瓷砖铺设几乎可以做到精准无误。
作为建筑机器人领域的推动者,碧桂园董事会主席杨国强多次畅想过机器人建房的情景:“过去是工人在工地来回走动,未来将是机器人在工地来回走动。我们将像生产汽车一样在工地生产我们的房子。”
机器人在建筑工地的应用不仅提高了工作效率,还解决了许多传统施工中的难题。凤桐花园使用的建筑机器人全部由博智林的智能制造工厂生产,该工厂拥有完整的智能建造设备产业链。从零部件打磨、元器件焊接到零件组装,机器制造机器,自动化生产线不停运转。
“机器人组装完成后,需要经过安全检查、动态性能测试、爬坡越沟、精度测试等多项检测,只有合格后才能投入使用。”现场一位研发负责人表示。
博智林机器人与智能产品研究院副院长曲强见证了建筑机器人从研发到投入使用的过程。他回忆起第一次带队上工地时的情景,当时看到十几名工人在忙碌,身上全是泥污。这次经历让他深受触动,决心要把建筑机器人做出来。
建筑机器人在分类上属于特种机器人,与工业机器人不同,它们需要在复杂的环境中作业,如高低不平、满是钢筋和木板的地面,还需适应各种天气条件。因此,核心零部件和核心算法都需要从零开始研发。
这也是曲强团队在研发地面整平机器人时面临的最大挑战。混凝土是一种特殊的材料,无法用物理量描述其特性,每车混凝土都有可能不同,现场温度、湿度、钢筋条件、模板等因素都会影响混凝土成型的过程和质量。
从2019年开始,曲强团队不断攻克技术难题。最终在他的带领下,包括地面整平机器人在内的多款机器人在2020年实现量产。
“一开始很多人不相信建筑机器人能够成功,认为工地的工作太精细、人工环节复杂,但我们还是做到了。”博智林基础技术研究院技术研发平台所长陈刚说。
目前,博智林的研发涵盖了建筑建造的各个流程,已经投入商用的机器人工作效率比人工提高了两到三倍。
对于建筑业存在的问题,如信息智能化程度不足、生产效率低、环境污染严重、安全隐患高等,博智林希望通过建筑机器人来解决。据统计,截至2019年,我国农民工总量达到2.9亿人,平均年龄40.8岁,50岁以上占比24.6%。建筑业未来或许无法再依靠丰富的廉价劳动力实现规模扩张,必须寻找新的突破口。
国家统计局的数据表明,建筑业亟需转型升级。博智林希望通过建筑机器人的研发和应用,提高建筑行业的信息化水平,提升生产效率,减少环境污染,降低安全风险。此外,博智林得到了清华大学、浙江大学等多家知名高校的支持,目前已提交专利申请3042项,获得授权专利984项,其中发明专利262项。
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,绝大多数机器人适用于现浇混凝土工艺和装配式建筑施工。未来,博智林将继续加快研发测试其他建筑机器人,尽快推向市场。
文/葛政涵
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