探索應用智能裝備 提升工程建設效率

建筑領域是我國能源消耗和碳排放的主要領域之一。加快推動建筑領域節能降碳，對實現碳達峰碳中和、推動高質量發展意義重大。國家發展改革委、住房和城鄉建設部日前印發《加快推動建筑領域節能降碳工作方案》，明確提出推進綠色低碳建造。加快發展裝配式建筑，積極推廣裝配化裝修，嚴格建筑施工安全管理。

傳統的建筑建造方式弊端突出，工業化水平低，發展裝配式建筑，并應用施工智能裝備進行建造作業，是解決建筑業諸多問題的有效途徑之一。在國家“雙碳”戰略背景下，裝配式建筑迅速發展，作為一種高效率、低能耗的建造方式，推動建筑業向綠色化、數字化、工業化轉型升級。

裝配式建筑是指把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用構件和配件，如樓板、墻板、樓梯、陽臺等運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑，具有高效生產、快速建造、節能環保等優點。

以技術創新推進智能化、數字化轉型升級

隨著裝配式建筑的不斷發展，相關智能裝備技術也有了最新進展，以新一代信息化技術為核心的各種裝備越來越多，并引領著技術發展的新方向。以鋼結構裝配式建筑為例，在施工過程中會大量采用蒸壓加氣混凝土（ALC）板材進行內、外墻的安裝，然而人工安裝ALC 板存在工人勞動強度大、效率低安裝風險大等問題。

針對板材安裝全過程的自動化實現需求，中建科工研發墻板安裝機。設備主要包括行走驅動結構、舉升調整結構和控制系統，實現了自動抓板、自動提升、自動轉板、自動行走、自動立板、自動對位、自動裝板、自動擠漿等功能。各流程操作員可通過手機或平板遠程控制設備，僅需根據設備的內置算法反饋進行確認，保證操作過程的安全性。該裝備適用于鋼結構裝配式建筑墻板安裝，取代傳統人工安裝，提升現場ALC 墻板安裝效率及安裝質量，降低現場施工安全風險。

墻板安裝機底盤采用雙舵輪結構，可實現前進、后退、左右橫移、旋轉前進、角度調整等。通過視覺識別，實現板材的自動抓取，通過重量傳感器，實現抓取過程的自動調整。利用視覺識別和距離傳感器實時提取待安裝板材與已安裝板材之間的位置關系，借助控制系統算法，自動調整安裝板材的位置；通過高精度編碼器，實時采集執行端的位移數據，最終實現墻板的自動安裝，安裝精度可達+l 毫米，同時設置壓力傳感器，實現安裝墻板的自動擠漿，保證板縫粘接質量。

墻板安裝機可實時提取墻板所處的位置，通過內置算法，自動調整板材的位置，實現墻板的自動安裝，解決裝配式建筑圍護墻板安裝現場人工勞動強度大、效率低、安裝風險大等問題。相比于人工安裝，采用墻板安裝機進行ALC 墻板安裝，可大幅減少人工，提升安裝質量。

中建科工墻板安裝機器人目前主要在裝配式建筑領域的住宅和學校工程項目的ALC 墻板安裝中應用，以湛江市東盛路鋼結構裝配式公租房EPC 項目為例，該項目位于廣東省湛江市赤坎區東盛路與華田路交界處，是湛江市政府投資建設的保障性公共租賃住房項目，被列為住房和城鄉建設部鋼結構裝配式住宅試點項目，也是湛江市重點民生工程，建成后將為青年教師、青年醫生、環衛工人、公交車司機等低收入群體提供一批公共租賃住房。

墻板安裝機器人

項目應用過程中，對于長度超過3500mm、厚度超過150mm 的ALC條板，一般需要5～7 個工人同時安裝，各班組將條板運送至現場并完成初步定位，所需時間一般約5 分鐘，對位完成后工人需采用撬棍等工具將板材調平，確保板材安裝的平整度。相比于人工安裝，采用墻板安裝機從抓板至裝板并完成擠漿等全過程僅需2 個工人即可完成操作，其中1 人負責遠程操作控制，另1 人負責連接件安裝、抹漿等工作，有效安裝時間。同時，采用墻板安裝機安裝的條板其平整度相比于人工安裝也有可靠保證，后期僅需微調即可保證墻板的平整度。對于板長3000mm 左右的ALC 條板，雖然現場安裝工人各班組為3 人左右，但墻板就位后的調平時間受工人技術影響較大，調平時間需要3～8 分鐘甚至更長時間；若墻板用于外墻安裝時，工人需到墻板外側外架上進行輔助安裝工作，存在較大的安全隱患。該項目應用墻板安裝機有效解決了墻板安裝過程中的安全問題，節約墻板安裝時間。

相比于人工安裝，采用墻板安裝機進行ALC 條板安裝，可保證墻板安裝質量、施工安全的同時，大幅提高墻板安裝的工時工效水平。隨著產品的迭代和功能升級，墻板安裝機還可廣泛應用于學校、醫院、住宅，以及酒店、寫字樓、產業園等不同類型裝配式建筑圍護體系的輕質墻板安裝，不受地域、規模、環境、資源能源等因素影響，具有可復制推廣性。

智能焊接機助力建造自動化

鋼結構工程項目施工過程中還存在大量對接焊縫，這些焊縫部分處于高空位置，焊工作業環境復雜并存在一定安全風險；部分處于狹小空間，操作空間條件差，人工焊接勞動強度大且質量難以保障。這些問題極大地限制焊工技術水平的正常發揮，影響焊接質量。

智能焊接機器人體積小巧、重量輕、安裝方便、操控簡單，適用于現場條件復雜的鋼結構焊接，能滿足超高層鋼結構現場安裝焊接作業需求。應用智能焊接機器人可以大幅提升焊接工藝管理效率，不僅能節約工藝人員，還可以節約車間管理巡視人員，后續推廣應用至整個行業的加工制造廠及項目現場，將會產生更大的經濟效益。

智能焊接機器人正在逐步落地應用，例如在上海中心大廈項目中，上海建工在300m 高空進行鋼結構焊接機器人作業研究，由焊接機器人執行器、多自由度焊槍調節控制器、機器人控制平臺及智能化控制模塊等組成，采用模塊化配置，完成了超高層鋼結構現場安裝焊接作業需求。不久前，中建鋼構自研的協作焊接機器人批量交付儀式也在深圳坪山舉行，協作焊接機器人適用于鋼結構工廠和現場焊接場景，特別在狹小空間、復雜節點等特殊工況有突出優勢。該產品具有操作簡單、轉運靈活、智慧數字管控的特點。操作工無需專業焊接技能，經短時培訓即可上崗，且一人可操控多臺設備同時作業。此外，設備還配置多樣化安裝方式，即推即走、即安即用，轉運高效靈活，提升整體工效。

智能焊接機器人焊接效率高，響應時間短，動作迅速，焊接速度遠超手工焊接，而且運轉過程不停頓、不休息。只要保證外部電、氣等條件，就可以持續工作，提高了生產效率。鋼結構施工比較密集，且焊接節點多，焊接量大，能夠充分利用設備焊接的連續性，焊接效率高。

智能焊接機器人焊接質量穩定，在焊接過程中，只要給出焊接參數、運動軌跡，設備就會精確重復此動作，焊接時對于每條焊縫的焊接參數都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質量穩定，從而保證產品質量。而人工焊接時，焊接速度、焊絲伸長等都是變化的，很難做到質量的均一性。用于鋼柱、鋼梁、桁架等部位的焊接；如鋼柱、桁架部位為厚板焊接，焊接時需要連續焊接，均選擇使用該設備焊接，可以不停頓，連續焊接完成整條焊縫，能夠有效保證焊接質量。

智能焊接機器人可重復性高，只要給定參數，就會始終按照指令動作運行，因此焊接產品周期明確，容易控制產品產量；生產節拍是固定的，因此安排生產計劃十分明確，準確的生產計劃可以提高生產效率。