建筑機器人應用與發展

摘要：我國經濟正在不斷的發展，建筑行業也迎來了發展高峰期，對建筑行業目前的情況來看，將機器人技術引入到建筑行業中已經成為了建筑行業發展的必經之路。通過機械結構與控制系統等這些方面，對墻體施工機器人、裝修機器人以及救援機器人等研究情況進行了闡述。而且，還從傳感器技術、導航技術等方面，提出未來機器人的發展方向。本文主要對建筑機器人應用與發展進行了簡要的分析，并且提出了相關的建議，希望能夠給相關人士提供幫助。

關鍵詞：建筑機器人;機械化;智能化;精度;傳感器技術

引言：

這幾年來，世界經濟的發展狀態不理想，各個國家都要尋找經濟的突破點，加快經濟的發展。在這背景下，德國在2013年的時候提出了“互聯網+制造”的戰略，簡稱“工業4.0戰略”，而其他國家則紛紛模仿，根據自己國家的實際情況提出戰略計劃。

而我國在這個時候已經步入了老齡化的階段，勞動力正在急劇的縮減，而且建筑這個行業特別依賴勞動力，比如：勞動行業中的許多工序都需要依靠許多工人一起完成，而且建筑行業的危險系數較高，我國對各個行業的事故進行了統計，建筑行業的事故以及傷亡人員的數量高居首位，遠遠超過了其他行業的事故量。而且傳統的人工作業方式沒那么細致，建筑施工的質量得不到保障。所以，我國根據此情況，提出了“建筑4.0戰略”，就是根據我國如今的建筑行業情況，將機器人技術引入進來，解決了建筑行業的許多問題與需求。

一、國內外現狀

日本是第一個研制出建筑機器人的國家，型號為SSR-1的耐火材料噴涂機器人。通過多年的發展，許多國家對建筑機器人都頗為重視，建筑機器人得到發展，在建筑工程中得到應用。根據機器人的性能，可以將機器人分為墻體施工機器人、裝修機器人、維護機器人、救援機器人以及3D打印機器人這5種類型。

1.1 國外建筑機器人發展狀況

1.1.1 墻體施工機器人

第一臺應用于墻體施工的機器人是由日本生產的，但隨著墻體施工的難度增加，導致墻體施工機器人的工作效率下降，隨后歐盟在此基礎上進行改造，加入自動導航收納系統，但該系統會受天氣等因素的影響，并沒有應用到建筑施工中。最近幾年，建筑行業的事故發生率上升，工人的成本增加，墻體施工機器人又重新被建筑行業重視。德國某大學研制出墻體施工機器人，該機器人通過傳感器接受信號，夾具裝置夾緊磚塊，再有電機對鋼絲繩進行驅動，完成磚塊的安裝環節。傳感器能夠精準定位磚塊，加入數字濾波等技術，讓傳感器能夠實時檢測磚塊的情況，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裝修建筑機器人

隨著人們生活質量提高，人們對室內的裝修水平也在不斷上升，裝修難度也相應的上升。為了解決該問題，研究人員進行了大量的研究。比如韓國某大學研發的裝修建筑機器人，該機器人擁有全自動噴漆功能，該機器人的噴漆裝置由控制系統進行控制，對噴漆的噴出量進行控制。該機器人最大的優勢是能夠檢測周圍的風速，根據實際的風速改變吸盤的吸力，保證操作能夠穩定的實行。

1.1.3維護建筑機器人

隨著時間的流逝，任何建筑質量都會降低，外觀也會非常臟亂，需要進行定期的清潔、檢查等環節。而一幢高大的建筑，采用傳統的人工清洗弊端較多，人工清洗費用太高，危險系數也較大，還不能保證維護的質量。所以，維護建筑機器人被建筑行業所重視，日本某大學研發出一款專門清洗外墻的維護建筑機器人，該機器人模塊化設計比較突出，能夠實現多功能的擴展，能清洗建筑外墻，也能對建筑的質量進行檢測，節約大量的成本，保證建筑的質量。通過實驗證明，該機器人能夠在短時間內清洗建筑一個周期。

1.1.4救援建筑機器人

如今經濟在快速增長，高樓大廈在一幢一幢的出現，一旦出現自然災難，傳統的人工救援難度系數較大，也比較危險。救援時間是很寶貴的，應該在最快的時間內搶救受傷人員與財產，救援機器人能很好的勝任這個職位。日本某大學研發出功能性救援機器人，該救援機器人能夠提供空中救援、地面救援，通過測試，該機器人能夠將救援信息反饋給救援人員，對救援地區進行實時檢測，協助救援人員展開救援，節省寶貴的救援時間，使得救援效果最大化。

二、建筑機器人發展關鍵技術

在研發機器人的過程中，需要做到成本低、易操作、高效率的目的，而實現這一目的需要從以下幾個方面去實施。

（1）結構設計

如今的機器人還在設計的初級階段，具有體積大、重量大的問題，導致部分的功能受到影響。可以通過減輕研發材料重量來實現，結構設計簡單，保存原有的功能，按照這個標準研發的機器人，能夠節省材料成本，體積小質量高。

（2）傳感器技術

傳感器技術主要用于感知周圍的情況，而建筑行業的工作環節多，建筑機器人需要針對性的設置不同功能的傳感器，比如：壓力、視覺以及聲控傳感器，相當于人的感官，感知周圍的情況。

（3）導航定位技術

導航技術能夠給機器人提供避障的功能，在開展工作時，通過傳感器的輔助，順利移動到目標位置。導航定位技術為機器人的工作帶來了便利。

（4）控制系統

控制系統是機器人的中樞，控制系統能夠決定機器人的主要性能與功能，控制系統能讓機器人更穩定、高效的開展作業，控制系統主要趨于智能化、模塊化。

三、結語

建筑行業的事故發生率及人員傷亡數量領先于其他的行業，建筑機器人是應時代而生的產物，建筑機器人的應用領域覆蓋了整個建筑行業。本文主要對墻體施工機器人、裝修建筑機器人、維護建筑機器人以及救援建機器人的關鍵技術進行分析，保證未來機器人在建筑行業中的發展，突出我國的建筑行業技術，為我國的建設增添一份力量。

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作者簡介：李靜巖（1992-），男，漢族，籍貫：廣東省深圳市，職稱：機械工程師一級，學歷：全日制本科，研究方向：機械設計制造及自動化。