探讨机器人技术的绿色建筑建造新方法

探讨机器人技术的绿色建筑建造新方法

梁德源

广东博意建筑设计院有限公司广东佛山528300

摘要：机器人技术代表着当前建筑领域内最为先进的施工技术，体现了绿色施工理念。本文阐述了机器人技术在建筑建造中的应用场景，并结合相关工程实例对其建筑方法进行了相关研究，力求对该项技术进行更深层次的探究。

关键词：机器人技术；绿色建筑；建造新方法

将机器人技术应用到建筑施工当中，可以替代大量人力劳动环节，保障了施工安全，降低了人力浆成本，减少了人身意外事故的发生，使施工质量及施工效率均得到显著提升，机器人技术对材料使用量可以做到更加精准的控制。

1.机器人技术在建筑建造中的应用场景

1.1对施工场地进行处理

在对施工场地进行处理的过程中，主要包括放线测量、基坑开挖、岩石开凿、布设排水管道、基坑支撑面喷涂和场地平整等工作。针对以上每一道工序，目前都已经研发出相应的机器人施工程序，通过机器人技术完成大量的基础性工作，为后续施工的顺利开展奠定扎实的基础。

1.2完成建筑工程主体施工

建筑主体施工主要包括混凝土的搅拌浇筑、钢筋配置、墙体砌筑等环节。建筑主体施工具有任务量大，程度复杂，质量要求高等特点，是建筑工程中耗时最长、程序最多的一个重要环节，通过机器人技术的应用，提高了施工效率，缩短了施工周期，减少了人为操作失误，全面降低了工程造价。

1.3应用于装饰装修环节

建筑工程的装饰装修工作主要包括地面平整、抹灰、门窗安装、饰面安装等环节，以上环节对于作业精度及施工质量具有非常高的要求。以墙体抹灰为例，要求其平整度不得超过3%，通过人工作业要想达到这一质量要求，需要经过反复多次的检查与返工。借助机器人技术进行抹灰施工，其平整度一次性即可达到1%，不但用时较短，而且无需返工，施工效率得到了有效保障。

1.4质量检查、清洁机器人

建筑物的表面装饰很容易出现开裂、破损等现象，这一类问题如果完全依靠人工进行检查，一方面由于工作量巨大费时费力，另一方面人工通过眼睛或借助工具进行检查，难免会发生遗漏，最终导致建筑工程的质量难以得到保障。使用机器人技术可对建筑物表面进行全面精确的检查，可及时发现建筑施工中存在的问题，为工程质量提供技术保障。此外，在现代化建筑中，玻璃幕墙的使用频率越来越大，但玻璃幕墙一旦沾染上灰尘，就会使建筑物的透光度和整体视觉形象受到影响，这就涉及到玻璃幕墙的清洁工作。传统的清洁方式都是清洁人员系挂安全绳从建筑物的最上方向下进行清理，存在相当大的安全隐患，而且这种人工清洁的效率较为低下，清洁效果欠佳，还极有可能造成返工。依靠清洁机器人进行自动清洁，可非常安全、高效地完成玻璃幕墙清洁工作。

2.机器人技术在绿色建筑建造中的应用实例

2.1甘腾宾酒窑

甘藤宾酒窖位于瑞士弗拉施布，由于该建筑功能上的特殊性导致其不能够接受阳光直射，但少量的阳光漫射却有助于酒的保存，同时减少照明用电的消耗。建筑师为了满足这些要求，采用砖作为主要的建筑材料，并且将每一块砖旋转到一定的角度，使其形成大小不一的狭缝，最终使直射过来的阳光通过这些狭缝漫射到室内，满足了建筑物的功能需求，还体现出绿色节能的设计理念。但是，这样一个相对复杂的建筑设计方案依靠传统的施工方法显然难实现。一方面因为设计方案砖块的旋转角度不具备一定的规律性，如果采用人工砌筑方式需要对每一块砖进行位置定位与角度测量，这势必会造成大量的人力劳动，在砌筑的过程中，还会产生大量的粉尘，进而损害到施工人员的身体健康；另一方面，人工砌筑的精准性较差，在定位的过程中难免会出现位置偏差，导致砖块之间缝隙过大或过小，最终使阳光漫射效果受到影响。为了使建造成果符合建设要求，建筑人员采用了机器人技术。具体流程为建筑师需要事先在计算机中进行程序的编写，将砖块的位置和角度按照由下至上的顺序转化成机器人能够识别的轨迹和动作，例如机器人在某个固定的点夹起砖块，再通过相关联动将砖块运送至水泥胶枪处涂抹上一定量的水泥，再运送至指定的建造位置，在这个过程中，通过夹具的旋转将砖块调整至既定的角度，最后再松开夹具，即完成了一块砖的砌筑流程。机器人就这样重复此操作流程，直至将数以千计的砖块全部非常精准的放置到既定位置上，最终砌成一块高1.4米，宽4.5米的砖墙。此后，建筑师再将此面砖墙运送至施工现场进行吊装，促成设计方案的最终实现。在甘藤宾酒窑建造的过程中，大部分施工都是由机器人来完成的，建筑师只需要通过计算机对机器人进行控制即可，省时省力，而且施工质量安全可靠。机器人技术与人力劳动相比较而言，避免了施工中扬尘对施工人员身体健康的侵害，更加符合绿色施工的相关要求，而且最终的建造效果非常精致，室内光线也非常柔美，符合使用者的功能需求，这足矣说明机器人技术在绿色建筑建造方面具有强大的优势，值得在更多的建筑工程施工中推广应用。

2.2弯曲腹板钢梁技术

弯曲腹板钢梁技术具有较强的普遍性，有望在钢结构建筑取得更大规模的应用。在所有钢结构建筑工程中，工字钢梁是最为常用的构件之一。当梁高不太大时，具有非常良好的结构作用，但当荷载增加时，导致梁高也随之增加，其结构的稳定就是大幅下降。为了解决这一问题，传统方法是在腹板上增加密肋，但这一方法存在较大的弊端，例如加大钢材的使用量以及钢结构的自重，不符合绿色建造的原则。对此，泽曼公司提出了新型的工字钢形式，即将腹板由原来的平面板改成波纹板，经过这样处理之后，就等同于在腹板上增加了密肋，进而在不增加用钢量的情况下使工字钢的承受能力和稳定性获得大幅提升。对于钢结构工程来说，这无疑是一种既有效有节省材料的解决方案。唯一存在的负面因素就是焊接缝的精度和强度难以得到有效保证，有可能会增加废品的数量，造成一定的材料浪费现象。另外，焊接工人需要长时间的处于金属粉尘当中，不利于身体健康。为了解决这一问题，泽曼公司为机器人上加装了焊接枪，使机器人在程序的控制下，以适合焊接的速度掠过焊缝的三维曲线，从而完成焊接工作。在此项技术中，由于机器人掠过曲线的保持在恒定的速度下，使焊接质量得到了有效保障，杜绝了废品的出现，减少了材料的浪费，同时避免焊接人员的人身健康受到损害，充分体现了绿色建筑的理念。因为，这项技术有望在建筑工程获得更大规模的应用，值得相关技术人员对其进行更深层次的探索与研究。

结束语

所说的绿色建筑建造，需要在建筑工程建造过程中全面体现出健康、环保、节约能源消耗的整体理念。而借助现代化的机器人技术，则可以使绿色建造目标得以全面实现。从本文中所例举的工程实例中不难看出，机器人技术可以有效减少施工过程对工人身材健康的损害，精准的加工过程可以更好的体现建筑结构使用性能，在保证工程质量的基础上，减少施工材料的浪费，缩短施工周期。无论从绿色施工的角度来看，还是看从提高工程经济效益的角度来看，机器人技术都具有非常高的应用价值，值得在今后的建筑工程中大量的推广应用。

参考文献

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