装饰工程人工智能技术应用中施工机器人系统发展趋势探索

装饰工程人工智能技术应用中施工机器人系统发展趋势探索

陈宗平

宁夏建设投资集团装饰工程有限公司

摘 要：国家处于高速发展时期，城市的建设需要大量的建筑工人。建筑工人工作非常辛苦，日晒雨淋，工作还有一定的危险性。随着施工机器人的到来，不仅解决城市发展需求，还减轻建筑工人的辛劳。施工机器人的身体不仅旋转自如，轮子可以随意改变方向。而且它的双臂强劲有力，一百多斤的重物它能轻松提起。大大减少了事故发生的几率。
关键词：装饰工程；人工智能；施工机器人系统；探索

引言

本文主要以人工智能在建筑装饰工程的应用中机器人系统的发展来进行探讨,我们分析了人工智能当前的技术在装饰工程中的应用现状跟相关的技术,结合当前人工智能技术的特点,讲述了人工智能辅助施工跟传统施工之间的差异,展现了人工智能技术在装饰行业中的未来发展趋势和创新方向。促使人工智能在建筑装饰工程领域得到推广普及,提高施工质量和施工效率。

1. 施工机器在装饰工程的前景

1.施工机器人的分类

施工机器人分工业机器人跟工程机器人两种

工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人，主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中。是种能自动控制、可重复编程、多功能、多自山度的操作机。它们通常配有机械手、刀具或其它装配的加工工具，能够搬运材料、工件，完成各种作业，是种柔性自动化设备。
机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。

工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

工程机器人一般是用于室内外施工（建筑、土木等领域居多）的机器人，一般都有一定的行走装置，也有机械臂。而工业机器人一般是指产品生产线上的机器人（很多时候就一根很复杂的机械臂，不一定有人形，而且一般只能转动，很少有行走装置），在汽车生产流水线上尤其多。

目前研发的很多机器人技术均属于通用技术。它们在建筑业中具有广阔的应用前景。例如，在环境感知与建模方面，可利用无人飞行器(UAV)、轮式/履带机器人等移动平台搭载激光雷达，结构光摄像头、3D视觉等环境感知设备，基于多源信息融合、同时定位与地图创建(SLAM) 等环境建模技术，实现建筑物内外结构及周边环境的自主列绘与3D建模；利用UAV井配合SLAM技术，实现土方开挖、废料清运及结构物施工进度及工程量的实时监测，为大尺度施工作业中多设备任务优化与协调提供铺垫。再如，基于机械手，移动机器人底盘搭建的通用移动操作平台，有望替代人工完成诸如砌筑、抹灰、平整、抛光、编织、铺贴、钻孔等多种操作。

2. 施工机器人的前景以及跟传统施工的区别

为了能够更好地实施营建，根据建筑业之特性研发专用建筑机器人，是极其必要的。例如，3D打印建筑机器人的突出代表“轮廓工艺”技术，针对房屋施工的各种特殊需求，进行了有效的针对设计，最终才成就了该系统直接打印包括水电管线在内的完整房屋的能力。喷浆机器人、ERO混凝土回收机器人等，均是针对建筑业的特殊需要定制研发的。这一方面的工作，后续要进一步加大力度。

为了充分发挥建筑机器人的优势，传统的建筑形式与施工模态必然要作出相应的改变。目前来看较为可行的选项是采用模块化结构，利用机器人进行模块的预制、组装，这将大幅减小机器人的作业难度，同时可有效提高新建筑的营建速度。另外，新型建材的研发也要同步推进。例如，3D打印建筑机器人对于混凝上的流动性、凝固速度等有很高的要求；实施飞行营建则要求各模块间具有主动结合的能力。

2. 施工机器人发展的重要性

对现有的建筑施工设备进行机器人化改造，是发展建筑机器人技术并使其快速投入应用的一条捷径。例如，对于建筑用工程施工车辆，如挖据机、推土机、压路机、渣土车等，可基于遥操作、自主导航与避障，路径规划与运动控制、智能环境感知、无人驾驶等技术对其进行改造，实现相关车辆操作的遥控化、半自主化，甚至完全自主化，减少操作人员的工作负担、优化工作环境、提升作业安全性和效率，推进施工作业的标准化和精细化。参照这一模式，亦可考虑对塔吊、起重机等提举系统进行遥操作改造，通过远程遥控操作彻底解除施工人员的安全威胁。

建筑机器人，顾名思义，是用于建筑施工现场的机器人。建筑领域是劳动密集型行业，自动化程度很低，因此建筑机器人面临的作业环境较为复杂，试图让机器人处理建筑工程工作量的10%已是极大的挑战。目前全球对于建筑机器人研究较为浅显 ，可用的机器人主要类别包括用于拆除、砌砖、钻孔、3D打印和钢筋捆绑的机器人，以及一些用于提升负载的外骨骼和辅助机器人。

3. 施工机器人对人工施工完善了那些

建机智造 固建机器人在建筑机械领域也同样有着不同凡响的技术水平。建筑爬架又名提升架，依照其动力源的不同可分为液压式、电动式及人力手拉式，它是近年来新开发的新型脚手架体系。主要应用于高层剪力墙式楼盘。而爬架的焊接却出现了“后继无人”的尴尬局面，除了年轻人不愿意从事这种作业之外，熟练的焊工月薪都是非常高，投入成本非常大。

针对这一问题，固建机器人给出了四种不同的项目解决方案。能有效解决建筑爬架中走道板、安全框、导轨、爬梯和爬架的自动化焊接。并且使用固建机器人的建筑爬架自动化生产线更是有着四大优势，完全超越同行业焊接水平。

运行稳定性好。相对于其它的机器人焊接工作站，固高焊接工作站最大的区别为机器人本体无需移动，这就避免了使用过程中经常遇到的机器人行走定位点漂移.找不到焊鏠等故障的产生。

焊接效率高。单两套装夹平台交替装.卸夹，保证了两台焊接机器人可不间断的焊接，以8小时工作计，一套固高焊接工作站的劳动效率约等于8-10名熟手焊工，用户两年内即可回收设备采购费用。

系统通用性好。先进的柔性装夹设计，三套焊接工作站即可完成型号爬架的13种焊接件的焊接工作，这点对客户后期的产品开发生产也极为有利。

焊接质量高。因为装夹平台可以180度旋转，保证了工件的正反两面在焊接工艺上均可实现平焊，配合机器人焊接的稳定性，最大程度的减少了虚焊脱焊的可能性。

施工机器人作为一个具有极大发展潜力的新兴技术，有望实现“更安全、更高效、更绿色、更智能”的信息化营建，整个建筑业或借机完成跨越式发展。建筑业在我国属于支柱产业，这一庞大的内需市场为我国建筑机器人的发展壮大提供强有力的保障。数年来，我国在工业机器人、特种机器人以及机器人通用技术方面已经积累了较多的经验，并储备了大量人才，加之国家大力倡导创新的利好局势，建筑机器人未来在我国必将取得长足的发展。

4. 施工机器人在装配式建筑装饰施工中的应用

装配式建筑构件在装饰工程施工广泛应用是趋势，装配式建筑构件一般是工厂事先进行加工生产组装，如单元式玻璃幕墙，是通过机械化批量生产组装，然后运到施工现场安装，在生产过程通过施工机器人机床生产，提高效率，提高产品质量，提高劳动生产力，产品质量精准度、精确度进一步提高，并掌控制材料拼装误差，控制玻璃色差范围。施工机器人通过精密仪器仪表监测，大大优化工程质量，促进工程质量，有利于安全监管。

4. 总结

建筑机器人作为一个具有极大发展潜力的新兴技术，有望实现“更安全、更高效、更绿色、更智能”的信息化营建，整个建筑业或借机完成跨越式发展。建筑业在我国属于支柱产业，这一庞大的内需市场为我国建筑机器人的发展壮大提供强有力的保障。数年来，我国在工业机器人、特种机器人以及机器人通用技术方面已经积累了较多的经验，并储备了大量人才，加之国家大力倡导创新的利好局势，建筑机器人未来在我国必将取得长足的发展。

参考文献

1. 王韵.人工智能在装饰工程中的应用[J].住宅与地产，2020（15）.

2. 王同磊.人工智能技术在智能建筑中的应用[J].电子技术与软件工程,2017,,3.

3. 李朋昊、李朱峰、益田正、喜冠南.建筑机器人应用发展[J].机械设计与研究，2018-12-20