基于建筑机器人内墙乳胶漆施工效益提升的研究

基于建筑机器人内墙乳胶漆施工效益提升的研究

黎月华

广东碧越建筑工程有限公司，广东佛山，邮编528000

摘要：随着科技的不断进步，建筑行业也在不断探索如何提高施工效率和质量。在内墙乳胶漆施工中，传统的人工施工存在着劳动强度大、效率低下、施工质量难以保证等问题。而机器人施工可以减少工人的直接参与，降低了劳动强度，提高了施工的安全性。本文以东莞富安花园项目为例分析建筑机器人内墙乳胶漆施工效益提升的工艺。

关键词：建筑机器人;内墙乳胶漆施工;效益;提升

引言：据调研，自2015年来，我国建筑业从业人员增长速度连年下滑并出现负增长情况，而建筑业总产值和建筑企业数量却在稳步上升。内墙乳胶漆喷涂作为室内精装修中工作量大、观感质量要求高的一个环节，其质量直接影响到以后墙面的平整美观度。运用机器人施工能节省劳动力，提高施工效率，降低生产成本，提高乳胶漆施工质量，同时也可避免涂料对工人健康的危害。

一、机器人内墙乳胶漆施工应用案例实况

东莞富安花园项目，项目总建筑面积约82309㎡，1~3号楼、5~7号楼均采用精装修交付标准，内墙涂料装饰做法为二遍腻子+一底两面乳胶漆施工，通过应用基于建筑机器人的内墙乳胶漆施工技术后，取代了传统人工手持喷涂杆喷涂乳胶漆的做法。通过应用基于建筑机器人的内墙乳胶漆施工技术后，不仅改善现场工人施工环境，减少乳胶漆对人体的侵害，还提高了乳胶漆完成后的成型效果，无流坠、无明显色差等质量问题。施工过程稳定，在同时间内对比传统人工施工更快，有效提高乳胶漆的喷涂效率。具备高效、稳定、绿色环保、施工质量效果好的特点，值得大面积的推广应用。

二、建筑机器人的内墙乳胶漆施工技术特点

2.1确保建筑机器人和乳胶漆的喷涂工艺相匹配

建筑机器人采用BIM技术、路径规划算法、SLAM激光导航、路径仿真系统、APP远程操作、喷涂状态实时检测、触边安全等技术措施，来实现现场的操作技师通过平板电脑的APP操作，遥控机器人完成行走移动、自动喷涂路径下发、启动、暂停等动作指令，自动喷涂天花、墙面、飘窗、阴阳角、石膏线等部位的乳胶漆底漆和面漆。并且机器人周边一圈含防撞条，四轴机构含行程开关，当受到碰撞挤压后会即刻停止机器人运动。机器人施工过程中操作简单、安全性高、稳定性好。

2.2施工覆盖率高

在腻子涂刮、打磨工序验收合格后，工人按厂家乳胶漆漆水比搅拌好注入机器人料筒后，插入机器人施工，现场操作平板下发地图和自动施工路径文件，点击启动即可在楼层内不同房间自动转场施工，喷涂面积的覆盖率高达90%以上，剩余机器人未喷涂覆盖区域采用传统人工补喷的方式施工。通过该种施工方式，机器人代替部分传统劳动力，可以帮助施工现场减少传统人工的投入来解决劳动力压力的问题，并且机器人自动作业施工可以让工人远离恶劣的施工环境，减少工人受职业病的侵害。

2.3施工质量更稳定

机器人在进行乳胶漆喷涂作业施工过程中可以维持稳定的喷涂速度、喷涂压力、喷嘴离喷涂面距离，使乳胶漆均匀的喷涂到完成面上，施工质量更稳定，减少乳胶漆的材料损耗。传统乳胶漆工程完成的整体施工效果受建筑工人的技能水平高低、工作时间长短、单位面积喷涂量大小等因素影响：如建筑工人喷涂过程摆臂速度不均匀就会导致喷涂的漆膜厚薄不一、长时间作业工作参与度水平就开始下降导致完成质量下滑、单位面积的喷涂搭接宽度和时间过长导致材料的用量增加等，都会影响施工质量、增加材料损耗。

三、建筑机器人内墙乳胶漆施工工艺

3.1工艺原理

3.1.1基于BIM模型，采用路径规划软件后台生成自动施工文件技术，来实现现场通过下发机器人自动作业路径自动完成室内墙面、天花、飘窗、阴阳角等部位的乳胶漆喷涂。智能化程度高，减少传统人工的投入和减少工人免受职业病的侵害。

3.1.2通过平板电脑连接机器人WIFI后，遥控机器人完成行走移动、悬臂展开、路径下发、启动、暂停等各项工作指令。在施工楼层内通过平板电脑下发机器人自动施工路径文件后，根据激光雷达完成自主定位。自动施工路径文件中默认机器人的喷涂路线、喷涂动作、喷涂速度、喷涂压力，操作简单，方便现场施工人员操机作业。

3.1.3严格按照机器人施工前置条件进行场地移交，确保机器人施工过程中无外界因素导致机器人暂停作业。机器人由可更换的磷酸铁锂电池进行整机供电，每块电池可以维持4-6小时的作业，通过两组以上的电池进行轮流充电更换电池作业，可以实现连续的施工。移交足够的作业面，充分发挥机器人连续施工的特点，提高施工效率。

3.2建筑机器人路径仿真及跑点测试

3.2.1路径仿真

通过BIM模型的参数在路径规划软件制作机器人自动施工路径，生成后的自动作业路径，在路径云平台进行三维的仿真，模拟机器人真实动作，验证路径正确性。在已完成的BIM模型里面，可以查看到机器人的喷涂区域、喷涂顺序及验证机器人与结构有无碰撞等信息，对错误的信息及时修改路径参数进行纠偏，便于现场机器人施工的正确性。

3.2.2机器人跑点测试

现场首次使用新的自动作业路径施工前，验证路径在实际施工场景的正确性。可以通过空跑模式，即不带料的条件下，使用机器人在施工场地进行跑点测试，完整的记录机器人空跑过程，对发生碰撞的点位进行记录和修改路径参数，避免了现场实际施工环境与图纸存在偏差带来的影响。同结构类型的户型的路径可以共用，避免了不同楼层路径的重复测试。

四、机器人内墙乳胶漆施工工艺操作要点

4.1施工前置条件

首先，室内墙面、天花需要完成腻子涂刮、打磨，墙面扫灰并通过验收报告。施工场地地面要清理干净，修补平整，材料垃圾处理干净，地面腻子粉打扫干净。已完成的成品如墙地砖、门窗等需要做好保护。工作场地的净高需在2.5米到3.2米之间。运行通道的门洞尺寸要满足高1.9米、宽0.9米以上的要求。场地需要提供220V供电，功率5KW，配备配电箱，提供用水和废水处理区域。另外，还需要有储存机器人和辅助工具的仓库。在机器人施工前，需要进行开机检查，包括确认电源开关状态、检查机器人通电情况、检测各伺服状态、手动操作安全防护传感器以及检查电池接线和电池仓门的状态。

4.2机器人进行运输转场、第一次使用以及长期作业后的要点

在机器人进行运输转场、第一次使用以及长期作业后，需要确认机器人本体外部紧固件、钣金件和外壳是否存在磨损、变形、折弯、腐蚀或松动等问题，以确保在使用过程中不会出现异常情况。同时，也需要确认机器人的动力缆线和通信线缆是否存在磨损、脱皮、松动、干涉或折弯等问题，以避免短路或接触不良导致的危险和异常情况。此外，还需要确认机器人的料管和气管是否存在磨损、折弯、干涉或接头松动等问题，以防止管道破裂或压力不稳定等危险和异常情况的发生。

4.3机器人使用前

在机器人使用前需确认喷枪喷嘴是否堵塞或松动，并在作业完成后充分冲洗喷枪和喷嘴，禁止使用尖锐物或粗糙物清洗，以保持其正常使用状态。同时要确认喷涂机的接线和管道是否稳固，逐步加压以确认压力表数值和喷涂机的正常工作，并在作业完成后添加适量的配套用TSL油，严禁在无料的情况下进行喷涂作业。此外，需要检查各执行机构是否存在异响、干涉、摩擦或导致线路、管道折弯，以避免在作业过程中发生异常情况。在使用后，要进行空压机的泄压操作，防止压力长时间积攒而引发危险，并确保空压机的接线和管道牢固可靠。最后，要定期清理导航传感器的表面污渍，以避免导航失效或误差的出现。

4.4使用流程

在机器人施工前，需要将下载好的路径和地图文件导入到操作机器人的平板电脑内，包括map文件夹和path文件夹。然后，需要验证地图和路径的正确性，通过进行跑点测试来确保它们的准确性。在开始喷涂作业之前，人工需要准备好乳胶漆材料，并按照要求进行兑水搅拌。搅拌好的乳胶漆需要注入机器人料筒，注意进行过滤以去除沙子和结块。机器人具备余料报警功能，确保在剩余涂料低于设定数值时可以提醒补充涂料。然后，需要进行试喷作业，确保机器人喷涂的第一道乳胶漆合格，在进行试喷作业之前需要调整喷嘴角度和压力值。完成试喷后，可以进行机器人喷涂底漆的自动作业，根据平板电脑APP界面的操作步骤进行操作。如果有未覆盖的区域，需要人工进行补喷施工，注意控制机器人施工和人工施工的间隔时间，不宜超过4小时，以保持衔接位置的色差不会出现。

结束语：基于建筑机器人的内墙乳胶漆施工能够提升施工效率、提高施工质量、降低劳动强度和人力成本。未来，随着机器人技术的不断发展和应用，基于建筑机器人的内墙乳胶漆施工将会得到更广泛的应用和推广，为建筑行业带来更大的发展和进步。

参考文献：

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[2]詹达夫,郑智珂,施雨恬,等.建筑机器人技术应用及发展综述[J].建筑施工,2022,44(10):2474-2477.