建筑机器人应用与发展

摘要：我国经济正在不断的发展，建筑行业也迎来了发展高峰期，对建筑行业目前的情况来看，将机器人技术引入到建筑行业中已经成为了建筑行业发展的必经之路。通过机械结构与控制系统等这些方面，对墙体施工机器人、装修机器人以及救援机器人等研究情况进行了阐述。而且，还从传感器技术、导航技术等方面，提出未来机器人的发展方向。本文主要对建筑机器人应用与发展进行了简要的分析，并且提出了相关的建议，希望能够给相关人士提供帮助。

关键词：建筑机器人;机械化;智能化;精度;传感器技术

引言：

这几年来，世界经济的发展状态不理想，各个国家都要寻找经济的突破点，加快经济的发展。在这背景下，德国在2013年的时候提出了“互联网+制造”的战略，简称“工业4.0战略”，而其他国家则纷纷模仿，根據自己国家的实际情况提出战略计划。

而我国在这个时候已经步入了老龄化的阶段，劳动力正在急剧的缩减，而且建筑这个行业特别依赖劳动力，比如：劳动行业中的许多工序都需要依靠许多工人一起完成，而且建筑行业的危险系数较高，我国对各个行业的事故进行了统计，建筑行业的事故以及伤亡人员的数量高居首位，远远超过了其他行业的事故量。而且传统的人工作业方式没那么细致，建筑施工的质量得不到保障。所以，我国根据此情况，提出了“建筑4.0战略”，就是根据我国如今的建筑行业情况，将机器人技术引入进来，解决了建筑行业的许多问题与需求。

一、国内外现状

日本是第一个研制出建筑机器人的国家，型号为SSR-1的耐火材料喷涂机器人。通过多年的发展，许多国家对建筑机器人都颇为重视，建筑机器人得到发展，在建筑工程中得到应用。根据机器人的性能，可以将机器人分为墙体施工机器人、装修机器人、维护机器人、救援机器人以及3D打印机器人这5种类型。

1.1 国外建筑机器人发展状况

1.1.1 墙体施工机器人

第一台应用于墙体施工的机器人是由日本生产的，但随着墙体施工的难度增加，导致墙体施工机器人的工作效率下降，随后欧盟在此基础上进行改造，加入自动导航收纳系统，但该系统会受天气等因素的影响，并没有应用到建筑施工中。最近几年，建筑行业的事故发生率上升，工人的成本增加，墙体施工机器人又重新被建筑行业重视。德国某大学研制出墙体施工机器人，该机器人通过传感器接受信号，夹具装置夹紧砖块，再有电机对钢丝绳进行驱动，完成砖块的安装环节。传感器能够精准定位砖块，加入数字滤波等技术，让传感器能够实时检测砖块的情况，在一定程度上能够减少失误，避免砖块受力不足滑落。

1.1.2装修建筑机器人

随着人们生活质量提高，人们对室内的装修水平也在不断上升，装修难度也相应的上升。为了解决该问题，研究人员进行了大量的研究。比如韩国某大学研发的装修建筑机器人，该机器人拥有全自动喷漆功能，该机器人的喷漆装置由控制系统进行控制，对喷漆的喷出量进行控制。该机器人最大的优势是能够检测周围的风速，根据实际的风速改变吸盘的吸力，保证操作能够稳定的实行。

1.1.3维护建筑机器人

随着时间的流逝，任何建筑质量都会降低，外观也会非常脏乱，需要进行定期的清洁、检查等环节。而一幢高大的建筑，采用传统的人工清洗弊端较多，人工清洗费用太高，危险系数也较大，还不能保证维护的质量。所以，维护建筑机器人被建筑行业所重视，日本某大学研发出一款专门清洗外墙的维护建筑机器人，该机器人模块化设计比较突出，能够实现多功能的扩展，能清洗建筑外墙，也能对建筑的质量进行检测，节约大量的成本，保证建筑的质量。通过实验证明，该机器人能够在短时间内清洗建筑一个周期。

1.1.4救援建筑机器人

如今经济在快速增长，高楼大厦在一幢一幢的出现，一旦出现自然灾难，传统的人工救援难度系数较大，也比较危险。救援时间是很宝贵的，应该在最快的时间内抢救受伤人员与财产，救援机器人能很好的胜任这个职位。日本某大学研发出功能性救援机器人，该救援机器人能够提供空中救援、地面救援，通过测试，该机器人能够将救援信息反馈给救援人员，对救援地区进行实时检测，协助救援人员展开救援，节省宝贵的救援时间，使得救援效果最大化。

二、建筑机器人发展关键技术

在研发机器人的过程中，需要做到成本低、易操作、高效率的目的，而实现这一目的需要从以下几个方面去实施。

（1）结构设计

如今的机器人还在设计的初级阶段，具有体积大、重量大的问题，导致部分的功能受到影响。可以通过减轻研发材料重量来实现，结构设计简单，保存原有的功能，按照这个标准研发的机器人，能够节省材料成本，体积小质量高。

（2）传感器技术

传感器技术主要用于感知周围的情况，而建筑行业的工作环节多，建筑机器人需要针对性的设置不同功能的传感器，比如：压力、视觉以及声控传感器，相当于人的感官，感知周围的情况。

（3）导航定位技术

导航技术能够给机器人提供避障的功能，在开展工作时，通过传感器的辅助，顺利移动到目标位置。导航定位技术为机器人的工作带来了便利。

（4）控制系统

控制系统是机器人的中枢，控制系统能够决定机器人的主要性能与功能，控制系统能让机器人更稳定、高效的开展作业，控制系统主要趋于智能化、模块化。

三、结语

建筑行业的事故发生率及人员伤亡数量领先于其他的行业，建筑机器人是应时代而生的产物，建筑机器人的应用领域覆盖了整个建筑行业。本文主要对墙体施工机器人、装修建筑机器人、维护建筑机器人以及救援建机器人的关键技术进行分析，保证未来机器人在建筑行业中的发展，突出我国的建筑行业技术，为我国的建设增添一份力量。

参考文献：

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[3]孙志杰，王善军，张雪鑫.工业机器人发展现状与趋势[J].吉 林工程技术师范学院学报，2011，27（ 7） ： 61-62.

作者简介：李静岩（1992-），男，汉族，籍贯：广东省深圳市，职称：机械工程师一级，学历：全日制本科，研究方向：机械设计制造及自动化。