上海建工下属基础集团自主研发的自动焊接机器人,用激光自动寻位系统,全断面焊接隧道内钢环加固横缝,达到治理隧道收敛变形的效果。 (受访者供图)
三维激光扫描机器人,让历史碰触当下,帧帧光影留存古建筑的数字生命;远程控制基坑挖掘机器人,不舍昼夜、勤奋挖土,能胜任隧道、城市管廊、管道泄漏抢险、城市路面坍塌抢险等施工作业……城市施工围墙之内,不乏硬核实力。建筑机器人,让这条专业赛道跑出“加速度”。
作为中国建筑行业的先行者和排头兵,上海建工集团研发和应用的建筑机器人已达40多种。集团负责人表示,坚持独立自主研发,坚持“产学研用”融合发展,未来上海建工将拥有超过50个机器人组成的产品方阵。贴近市场和科技前沿,在全产业链、全生命周期研发应用上,让建筑机器人适配更广泛的应用场景,更好为工程建设赋能。
“第一实验室”就在施工现场
机器人的背后,是一群来自上海建工研发中心的智能建造工程师:他们有的聚焦机器人软件生态研发,让机器人按照指令自动作业;有的排除、解决机器人施工场景中的不确定性和随机性;有的远程操控机器人,减少高空人工作业的安全隐患……通过技术创新与模式创新,提升施工智能化水平,推动建筑业转型升级。
建筑机器人发展的生命力在于实践应用,持续创新力也来自实践应用。上海建工的建筑机器人并不过度追求“人形”,而是更加注重在新型传感、智能控制、多机协同、人机协作上形成整体解决方案,以执行取代协助为重点,同时,也更加注重在高风险、高强度、高重复应用场景中的使用,并向工具化、标准化、小型化方向延伸。还有一个更关键的技术逻辑是,要在机器人自学能力上下功夫、持续提升,让其真真正正成为一个“聪明的机器”。
一台台建筑机器人从图纸变成实体,经历着复杂且精密的工业流程。产品开发前期,工程师们测试样机、验证产品、程序调试,再经过实验室检测、运行、应用测试等阶段。这些重要关卡都顺利通过后,机器人样机就算生产完毕,设计可以固化下来,进入到一线操作以及量产阶段。因为,与其他行业的智能机器人有所差别,建筑机器人的“第一实验室”就是施工现场。
上海建工打造的“建筑机器人系列”,有3个关键词——独创、赋能、系列。一位工程师感慨,起初他们也不知道智能机器人、装备研发的方向在哪里,但现阶段看到了希望,那就是“项目需要什么,我们就做什么”。不仅要注重应用场景,还要契合建设需求,因为建设需求更着眼于未来。
增添解放双手的新力量
数字化、智能化转型,对于很多行业来说,是决定未来发展的关键。建筑业有着相当漫长的产业链,以建筑的全生命周期来看,从前期的设计、材料加工生产,到现场施工建造,再到建成后的运维,最后到拆除与废料处理,都是建筑行业的覆盖范围。
在智能建造工程师看来,建筑机器人这一产品本身有着多重含义。当下大众通常谈到的建筑机器人,主要是指在建造现场施工与运维中发挥作用的机器人,例如放样机器人、砌砖机器人、喷涂机器人等。这类建筑机器人早已被业内视为未来赛道的明星。
上海建工研发的智能管片抹平机器人,用“巧手加工”使地铁管片混凝土外观更加光滑平整,可以节省一半的劳动力成本,让流水线生产效率提高10%。上海轨道交通14号线、18号线都用到了经过这个机器人加工的管片。
国内首台具有实用性的地下连续墙钢筋笼焊接机器人,像是一台小型龙门架,可以自动横向、竖向移动定位焊点。在机场联络线三林南站和浦东机场南区地下工程成功上岗,焊接效率提高30%。
超大墙面板块半自动安装机器人,走步、托举、调向、定位、安装一气呵成,大型墙面板块的安装效率提高60%。除了室内装饰作业外,机器人还可以在外幕墙安装工程中一展身手。
地铁维保界“焊接小能手”是一款自动焊接机器人,用激光自动寻位系统,全断面焊接隧道内钢环加固横缝,达到治理隧道收敛变形的效果。它在上海轨道交通6号线隧道结构整治工程上岗期间,使焊接时间缩短25%,运维效率显著提升。
由此可见,建筑行业的内生需求以及机器人技术的发展规律,共同决定了建筑机器人的应用趋势,它以润物细无声的姿态,实现传统工地的技术进化。
为产业发展筑牢“护城河”“防火墙”
有了技术的加持,建筑机器人、智慧工地迭代升级,一个个传统的“施工现场”变身为充满智慧科技的“建造工厂”。
业内专家谈及该话题,感受到了“3个变”:第一变,是生产关系的变,过去的建设者在机器人的协同下变成了“监工”,能够更加轻松、快捷地完成后续工作;第二变,是技术逻辑的变,建筑机器人完成了建筑业底层基础设施的数字化转型;第三变,是生产模式的变,影响了建筑业本身的业务模式创新和产业生态蜕变,成为建筑业创新的驱动力。
建筑业是国民经济支柱产业。2022年住房和城乡建设部出台的《“十四五”建筑业发展规划》强调,要加强新型传感、智能控制和优化、多机协同、人机协作等建筑机器人核心技术研究,研究编制关键技术标准,形成一批建筑机器人标志性产品。积极推进建筑机器人在生产、施工、维保等环节的典型应用,重点推进与装配式建筑相配套的建筑机器人应用,辅助和替代“危、繁、脏、重”施工作业。
通过科技力量为社会创造美好生活和价值,智能建造客观上也起到了价值重新发现的效果,这将成为上海建工的第二增长曲线。通过独创性研发、开放合作理念,上海建工的建筑机器人系列有望成为建筑行业的撒手锏,为产业发展筑牢“护城河”“防火墙”。
作者:史博臻
文:史博臻编辑:范菁
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