在传统建筑工地上,轰鸣的机械、繁忙的工人与堆积的建材,构成了既熟悉又棘手的场景。在建筑领域,不少人预计大规模机器人的使用可能还需要十年时间,原因是建筑行业作为传统劳动密集型产业,长期面临着诸多作业痛点:物料体积庞大、搬运困难;焊接、绑扎等关键工序质量难以稳定控制、高空作业风险高。建筑项目的多样性,导致机器人目前仍难以在繁忙的非结构化工作场地导航、作业。
但这个行业正面临“三高一低"的多重挑战:2000-2022 年全球建筑业生产力复合年均增长率仅 0.4%,远低于制造业的 3.0%;劳动力短缺日益加剧,老龄化工人退休与年轻人因安全顾虑、体力要求不愿入行的矛盾凸显;同时,物料搬运、焊接绑扎等环节依赖人工,不仅效率低下,还伴随着高昂成本与安全风险。
近日,机器人大讲堂却获悉,集萃智造这家公司,以量身定制的三套机器人解决方案,让“机器人建房” 从愿景照进现实。
▍钢筋骨架产线:攻克绑扎作业的效率与质量瓶颈
钢筋绑扎是基建的核心工序,施工质量直接关系到建筑物的安全性与耐久性,能自动化意味着巨大的市场价值。传统钢筋绑扎作业存在多重难题:首先,人工绑扎效率低下,熟练工人完成一个绑结点平均需要8-10秒,且持续作业易因疲劳导致效率进一步下降;其次,质量稳定性难以保障,不同工人的绑扎力度、松紧程度存在差异,容易出现漏绑、松绑等问题;再者,钢筋绑扎属于高强度的重复性劳动,工作环境恶劣,长期弯腰作业对工人健康造成损害,职业吸引力持续下降;最后,如剪力墙、柱梁等复杂节点的绑扎精度要求高,人工操作难以保证完全符合设计要求。
走进NO.2023G05地块项目现场,在钢筋绑扎环节,已经看不见成群结队的工人在钢筋丛林中挥汗如雨,取而代之的是一套高度自动化的“标准化钢筋骨架成型生产线”。在这里,集萃智造的三台机械臂,可自适应箍筋夹持工位,根据构建规格,自动调整箍筋间距,机械臂自动定位绑扎钢筋,实现钢筋笼纵筋与箍筋自动绑扎成型。动作精准而流畅,仅需3至4秒便能完成一根扎丝的绑扎。在它们的协同作业下,复杂的剪力墙钢筋笼以前所未有的速度快速成型。
集萃智造的这套系统,其技术难点在于将机器人技术、机器视觉、力控感知、软件算法和专用工装进行系统性集成,从而解决一个非标准、高柔性、多协作的现场施工任务,成功地将一个依赖人工经验和体力、且充满重复性劳动的场景,转变为一个可编程、可追溯、高质量的自动化流程,这是建筑工业化向前迈进的一大步。
据悉,这项机械臂自动绑扎技术,不仅突破了传统人工绑扎的效率、工艺极限,能够在施工现场直接完成柱、墙等核心构件的钢筋笼自动组装,将效率提升了数倍,更保证了每一个节点都均匀牢固,从根本上提升了建筑主体的质量标准,为“机器人造楼”打下了坚实的第一根桩基。更重要的是,该工艺的顺利落地实施,将工人从高强度、重复性的劳动中解放出来,转而从事设备操作、质量检查等价值更高的工作,实现了人机协作的良性循环。
▍移动焊装单元:突破空间限制与工艺复杂性难题
施工现场的焊接难题是一个由极端物理环境、严峻安全条件和高精度智能需求交织而成的复杂系统问题。建筑钢结构焊接作业长期受限于三大难题:空间可达性差、工艺适应性要求高、质量稳定性难保证。在施工现场,焊工经常需要在狭窄空间、高空位置进行作业,不仅工作效率低下,更面临着高温、弧光、烟尘等多重健康威胁。传统焊接质量过度依赖焊工个人技能水平,同一项目不同焊工的焊缝质量可能存在显著差异。此外,建筑钢结构节点形式复杂,梁柱节点、桁架节点等异形构件的焊接需要频繁调整工艺参数,进一步增加了质量控制的难度。
而集萃智造便携式焊接机器人却能像“随身焊匠”一样随叫随到。集萃智造自主研发的便携式焊接机器人系统,针对建筑现场特殊工况进行了全方位创新,其模块化轻量化设计使设备整机重量控制在极小范围以内,支持快速拆解组装。两名作业人员可在20分钟内完成吊装定位,满足现场频繁转场需求。设备采用折叠式结构,便于运输和存储。
除了便于携带,在焊接工艺领域一直是集萃智造的强项。其机器人配备的智能工艺管理系统,内置多种焊接工艺库,能覆盖平焊、横焊、立焊等不同位置焊接需求。当焊高空作业接位置发生变化时,系统自动匹配最优焊接参数,确保焊缝成型一致性好,快换夹具系统更是支持在数分钟内完成焊枪更换,适应不同接头形式的焊接要求。
此外,由于集萃智造的机器人集成了先进传感与自适应控制系统搭载激光视觉复合传感器,能够实时识别焊缝位置和坡口形状,自动生成最优焊接路径。在焊接过程中,系统通过电弧传感实时监测熔池状态,自适应调整焊接参数,补偿因装配误差、热变形等因素造成的位置偏差。针对现场常见的间隙不均问题,系统能够智能调整摆宽和焊接速度,确保焊缝熔深和余高符合标准要求。可以说集萃智造的机器人技术,让每一道焊缝都能在现场即刻“上岗”,大幅提升施工效率与焊接质量。
▍智慧物流搬运:重构施工现场物料流转体系
如果说钢筋绑扎机器人展现了集萃卓越的自动化能力,那么在工地物流环节,集萃智造与中建三局联合研发的移动式码垛与整托物料搬运机器人,则重新定义了建材流转模式。
建筑施工现场物料搬运是典型的劳动密集型作业,面临着效率低下、成本高昂、安全隐患多等系统性难题。传统物料搬运依赖人工手推车、塔吊等设备,存在多次中转、效率损失大的问题。据统计,在常规项目中,物料搬运相关作业占总工时的25-30%,而有效作业时间占比不足50%。此外,砌块、砂浆等散装材料在搬运过程中破损率高,地库与标准层之间的垂直运输效率瓶颈突出,高峰期电梯等待时间长达数小时。人工搬运过程中的人机交叉作业也带来了严重的安全隐患。
如今,这两款由中建三局主导研发设计、集萃智造深度参与并制造的机器人,以强有力的“臂弯”和灵活稳健的步伐,潇洒地穿梭于楼宇通道之间。
全自主导航与调度系统基于激光雷达与视觉融合感知技术,构建了适应施工现场动态环境的SLAM导航系统。机器人能够自主规划最优路径,实时避让行人、设备等障碍物。智能群控系统支持多机协同作业,实现任务自动分配、路径动态优化,避免交通拥堵。特别突破的是,机器人具备电梯呼叫与交互能力,通过无线网络与电梯控制系统通信,实现跨楼层自主运输。
自适应抓取与码垛系统配备六自由度机械臂和智能夹爪,支持抓取力自适应调节。通过视觉识别技术,机器人能够准确识别物料位置、姿态,自动计算最优抓取方案。针对加气块、砂浆、腻子等不同材料特性,系统自动调整夹持力和搬运姿态,确保物料无破损。码垛过程中,机器人根据预设垛型自动生成码放路径,保证垛体稳定性。
智能运维与安全保障系统实时监控机器人运行状态,包括电量、运行时间、故障信息等参数。当电量低于阈值时,机器人自动返回充电站充电,实现24小时不间断作业。多层安全防护系统包括急停按钮、防撞条、区域安全扫描仪等,确保在人机混合作业环境下的绝对安全。远程监控平台支持实时查看机器人运行数据、视频画面,实现远程遥操作介入。
与传统人工搬运相比,集萃智造所展现的机器人技术应用已经带来了颠覆性变革:它实现了部分工艺的全程自动化、效率呈倍数提升、用工需求锐减、劳动强度根本性降低,并构筑起全方位的人身安全屏障,这种多重效益的叠加,不仅重塑了项目的成本结构,更带来了显著的社会效益。
▍不止于单点突破,集萃智造的建筑机器人生态版图
建筑行业智能化转型面临的最大挑战并非单点的技术突破,而是系统级整合难题。各个施工环节相互孤立,形成信息孤岛,难以实现全过程协同。传统施工模式下,设计、生产、施工等环节脱节,导致频繁的设计变更、工序冲突和资源浪费。同时,建筑项目具有唯一性、临时性特点,标准化难度大,技术复用率低。此外,行业从业人员数字化素养不足,新技术推广应用阻力较大。
集萃智造通过深度理解建筑行业逻辑,针对核心痛点研发的机器人解决方案,正在重塑建筑行业的未来。无论是NO.2023G05项目的高效钢筋绑扎、各类施工现场的灵巧焊接,还是楼宇内的自主物流搬运与移动码垛,集萃智造的机器人军团均能出色交付。从钢筋自动绑扎到智能焊接,从智慧物流到全流程数字化管理,集萃智造构建的智能建造体系不仅解决了行业当前面临的迫切问题,更为建筑业的可持续发展提供了全新路径,标志着其在智能建造领域已然具备成熟的全栈服务能力。
随着技术的不断成熟和应用场景的持续拓展,集萃智造将继续深化与行业各方的合作,推动建筑行业向高质量、高效率、高安全性的方向发展。智能建造不仅是一种技术变革,更是建筑行业生产方式的根本性转变。在这个过程中,集萃智造将始终秉持"让建造更简单、更安全、更高效"的使命,与行业同仁共同开启智能建造的新纪元。