淺析建筑施工與機(jī)電一體化

董昊

摘要：由于高技術(shù)施工賴以發(fā)展的社會(huì)環(huán)境尚未完全建立起來(lái)，所以我們既要看到發(fā)展機(jī)電一體化等高技術(shù)的必要性，又要認(rèn)識(shí)到它的局限性，必須采取有限目標(biāo)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的方針，只有這樣，我國(guó)建筑施工領(lǐng)域的機(jī)電一體化及其他高技術(shù)才能得到進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑機(jī)電;一體化技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

1機(jī)電一體化是施工機(jī)械的主要發(fā)展方向

施工機(jī)械主要有以下幾種發(fā)展趨勢(shì)：

1.1微電子技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用，實(shí)行機(jī)電一體化

微電子技術(shù)是在傳統(tǒng)的電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的滲透性最強(qiáng)、影響面最廣的高技術(shù)。微電子技術(shù)，詞一算機(jī)技術(shù)與施工機(jī)械相結(jié)合促進(jìn)了施工機(jī)械自動(dòng)化、機(jī)器人化的發(fā)展。

1.2施工機(jī)械的自動(dòng)化趨勢(shì)日益增強(qiáng)，建筑機(jī)器人開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段

目前已出現(xiàn)采用程序控制起重臂運(yùn)動(dòng)的液壓挖掘機(jī);系統(tǒng)控制混凝土布料桿的自動(dòng)化混凝上輸送泵;用于噴涂各種涂料的移動(dòng)式多關(guān)節(jié)機(jī)械手;在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝上地面磨光、建筑物立面檢修，以及鋼結(jié)構(gòu)防火涂料噴涂等作業(yè)的建筑機(jī)器人等。

2建筑施工與機(jī)電一體化的應(yīng)用

建筑業(yè)在我國(guó)四化建設(shè)中有舉足輕重的地位，目前從業(yè)人員以干萬(wàn)計(jì)，但絕大多數(shù)的施工作業(yè)仍以手工為主，至多不過(guò)是再配上一些原始的機(jī)械設(shè)備，因此，效率低下，施工危險(xiǎn)，環(huán)境惡劣，質(zhì)量難以提高等問(wèn)題，長(zhǎng)期困擾和制約著建筑業(yè)的發(fā)展。本文作者在參與主持"高技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展"的軟課題調(diào)研中，占有國(guó)內(nèi)外大量的資料和信息，在此基礎(chǔ)上，從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，探討了我國(guó)建筑業(yè)高技術(shù)發(fā)展的方向，可供有關(guān)方面參考。關(guān)于機(jī)電一體化，在"高技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展"課題調(diào)研中曾提出過(guò)，它與電r討一算機(jī)在施工管理中的應(yīng)用、建筑機(jī)器人、自動(dòng)測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)以及施工自動(dòng)化等均應(yīng)視為建筑施工領(lǐng)域的高技術(shù)。但在這當(dāng)中，機(jī)電一體化是核心，它代表了施工機(jī)械的主要發(fā)展方向，而施工機(jī)械的機(jī)電一體化、機(jī)器人化同其他高技術(shù)的綜合應(yīng)用又開(kāi)辟了建筑施工高度機(jī)械化、自動(dòng)化的發(fā)展前景。

3建筑機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展情況

3.1機(jī)電一體化的土方機(jī)械

目前國(guó)外液壓挖掘機(jī)已基本實(shí)現(xiàn)自控，應(yīng)用了電子控制的負(fù)荷傳感系統(tǒng)。它不僅能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)和油泵進(jìn)行電子控制，而且整個(gè)機(jī)械的動(dòng)力系統(tǒng)也全部由電子控制。推土機(jī)裝有"作業(yè)方式自動(dòng)選擇系統(tǒng)"，如履帶板滑動(dòng)控制系統(tǒng)，能不斷檢測(cè)滑動(dòng)率、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和牽引力，當(dāng)滑動(dòng)率超過(guò)一定值時(shí).可自動(dòng)改變推上機(jī)牽引特性，保持最佳牽引力。翻斗車(chē)?yán)^應(yīng)用電子控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，微電子監(jiān)視系統(tǒng)之后，于80年代中期又出現(xiàn)了機(jī)電一體化的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)（根據(jù)感覺(jué)行走狀態(tài)改變緩沖系統(tǒng)，提高操縱的舒適性）。目前國(guó)外已出現(xiàn)無(wú)人駕駛翻斗汽車(chē)。

3.2機(jī)電一體化的起重機(jī)械

經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家正致力于智能型起重機(jī)的研究開(kāi)發(fā)。智能型起重機(jī)裝有微電腦，紅外線和超聲波傳感器，能探測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)是否有人及其他障礙物。移動(dòng)式起重機(jī)，采用電子控制式全自動(dòng)傳動(dòng)裝置，變速操作自動(dòng)化，自動(dòng)檢測(cè)外伸液壓支腿的伸出寬度，防止傾倒。現(xiàn)代的各類(lèi)起重機(jī)均裝有電子力矩限制器，當(dāng)?shù)踔嘏c.吊臂的合成力矩達(dá)到額定值的90%時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào);達(dá)到100%時(shí)，發(fā)出強(qiáng)警報(bào)，同時(shí)自動(dòng)停止工作。在大型工地上同時(shí)使用多臺(tái)塔吊施工時(shí)，為防止吊臂相互碰撞，每臺(tái)塔吊均裝有防碰裝置，操作者通過(guò)電視監(jiān)視器可看到與相鄰塔吊的三維圖像，遇有碰撞危險(xiǎn)時(shí)能立即發(fā)出警報(bào)井自動(dòng)減速和停止。

4建筑機(jī)器人是機(jī)電一體化的最高體現(xiàn)

機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒂善?chē)工業(yè)向電子及其他工業(yè)部門(mén)擴(kuò)展，現(xiàn)在除工業(yè)機(jī)器人外，已研制出應(yīng)用于各種特殊作業(yè)的機(jī)器人，如水下機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人、空間機(jī)器人、軍用機(jī)器人、建筑機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人以及微型機(jī)器人等。

建筑業(yè)由于自身的特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)應(yīng)用建筑機(jī)器人要比一般工業(yè)機(jī)器入困難得多。建筑業(yè)與一般制造業(yè)比較，具有以幾個(gè)特點(diǎn)：

4.1建筑業(yè)是按定貨進(jìn)行單件生產(chǎn)的，每個(gè)建筑的設(shè)計(jì)和施工方法都不一樣，不能進(jìn)行大批量生產(chǎn)。

4.2倒建筑施工是露天作業(yè)，工作條件艱苦、危險(xiǎn)且環(huán)境多變，因此很難保證機(jī)器人電子部件的可靠性和耐久性。

4.3在制造業(yè)中，作業(yè)對(duì)象是移動(dòng)到機(jī)器人附近的，機(jī)器人不需要行走機(jī)構(gòu)，而建筑機(jī)器人則需要行走機(jī)構(gòu)。要移動(dòng)到作業(yè)對(duì)象附近，尤其是建筑工地凹凸不平，到處堆滿材料，還有高坡、臺(tái)階及障礙物，所以開(kāi)發(fā)適合于建筑機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)難度很大。

5機(jī)電一體化為建筑施工自動(dòng)化開(kāi)辟了光輝前景

施工自動(dòng)化是綜合應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、部件化技術(shù)并利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)劃和管理的綜合性機(jī)械化施工方法。施工現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化并非簡(jiǎn)單地由單功能機(jī)器人去代替技術(shù)工人的部分作業(yè)，這樣做的效果并不顯著，而是要重新建立一個(gè)建筑生產(chǎn)體系，使之能充分考慮到機(jī)電一體化的施工機(jī)械特性，就像制造業(yè)的工廠心動(dòng)化生產(chǎn)一樣，把現(xiàn)場(chǎng)施工作為一個(gè)完整的體系，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的工廠自動(dòng)化。

國(guó)際上對(duì)施工自動(dòng)化持兩種意見(jiàn)：一種意見(jiàn)認(rèn)為施工白動(dòng)化只能應(yīng)用于特殊環(huán)境下和特殊工程的施工;另一種意見(jiàn)則認(rèn)為未來(lái)的建筑工地可以實(shí)現(xiàn)全面的自動(dòng)化施工，并描繪了一幅美妙的圖景，其實(shí)前一種意見(jiàn)比較實(shí)際，既需要也可能，而且在實(shí)際工程中已得到應(yīng)用。而后一種意見(jiàn)比較浪漫，近似夢(mèng)景。但是，隨著時(shí)間的推移，往往一種科學(xué)幻想到科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的未來(lái)，會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，當(dāng)然，這需要幾代人的不懈努力。

6結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化是施工機(jī)械的發(fā)展方向，也是實(shí)現(xiàn)施工自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)。但是在考慮建筑施工技術(shù)的發(fā)展方向時(shí)必須從國(guó)情出發(fā)，以經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)為借鑒，制定符合我國(guó)實(shí)際情況的技術(shù)路線和政策。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑業(yè)正處于由手工業(yè)生產(chǎn)方式經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)方式向自動(dòng)化生產(chǎn)方式的發(fā)展階段，而我國(guó)還基本上處于由手工業(yè)生產(chǎn)方式向工業(yè)化生產(chǎn)方式發(fā)展的時(shí)期。現(xiàn)階段主要是積極采用新技術(shù)和適用技術(shù)，推廣機(jī)械化、半機(jī)械化與手工勞動(dòng)相結(jié)合，加速建筑工業(yè)化的發(fā)展。把機(jī)電一體化作為建筑施工領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的高技術(shù)內(nèi)容是非常必要的，它不僅能保證工程質(zhì)量和施工安全，加快施工進(jìn)度，提高工作效率，而且對(duì)解決在特殊環(huán)境中的施工，防止危害人的健康和生命，避免工場(chǎng)事故，都有十分重要的意義。

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