2023-04-23
 
外墙喷涂机器人应用:建筑领域外墙喷涂!
2023年04月23日   阅读量:3182

机器人典型应用场景展示


为加快机器人应用推广,在国家智能制造专家委公众号上设立“机器人典型应用场景展示”专栏,从需求痛点、案例介绍、推广意义等方面展示优秀场景案例。


经过地方推荐、专家评审、社会公示等程序,2022年8月,工业和信息化部、农业农村部、国家卫生健康委员会、国家矿山安全监察局四部门公布了《农业、建筑、医疗、矿山领域机器人典型应用场景名单》,共有77个应用场景入选,其中农业领域21个、建筑领域11个、医疗领域25个、矿山领域20个。


场景:建筑领域外墙喷涂

外墙喷涂机器人应用:建筑领域外墙喷涂! 涂料在线,coatingol.com


需求痛点


高空作业,安全事故频发涂料在线coatingol.com。高层建筑的外墙涂装常采用高空悬挂建筑吊篮的作业方式,人员在吊篮内完成对外墙施工装饰。吊篮在高空中容易受阵风、雷雨等外部因素的扰动,人员在施工中走动、喷枪反作用力等人为因素导致吊篮晃动,对于在吊篮上工作的人员具有较大安全隐患。


劳动强度高、工作环境恶劣,存在职业健康问题。外墙喷涂是建筑施工重要组成部分,具有劳动强度高、安全风险大、工作环境恶劣等特点。高层外墙施工面积往往较大,需要一段施工时间。在进行外墙装喷涂施工时,喷涂过程中会产生大量的雾化颗粒,对施工人员身体有害。


工人技术水平参差不齐,质量难以保证。传统外墙喷涂施工以人工施工为主,对工人的手法要求极高,需要经过训练的专业人才能进行作业。不同技术熟练程度的手法、对施工材料的认知不同,会产生不同的施工质量,不能保证一致的施工质量。同时,施工过程中需要施工人员通过肉眼观察的喷涂效果,观察本身存在偏差。


施工工期短、质量要求高。房产交易要求高质量快速交付业主,对项目的质量、进度要求持续提高。但外墙施工属于劳动密集型工作,施工人员招聘难度高,流动性大,技术水平参差不齐,导致施工企业制度管理、安全管理、技术管理困难,进而不能全面控制项目进度、质量、成本。


案例介绍——外墙喷涂


01 背景


人工外墙喷涂存在安全隐患,对施工人员身体损伤较大。外墙墙面“底漆—中涂漆—多彩漆—罩面漆”乳胶漆喷涂工艺流程施工中,多彩漆施工难度最大,对工人的手法要求极高。人工外墙喷涂施工工艺和施工作业方式亟需替代和改变,使用机器人施工可避免诸多安全隐患,还可以提高施工效率、保证施工质量。


02 喷涂机器人主要组成部分


有见及此,有企业以高空作业吊篮为基础,开发出多彩漆喷涂机器人和真石漆喷涂机器人。其中多彩漆喷涂机器人由机器人平台、导轨移动模块、喷涂供料模块、电气控制模块、软件控制模块等组成。


1.机器人平台

机器人平台以吊篮为平台,增加防护旋翼装置,可对吊篮本体产生推力,产生的推力可以抵消风吹动带来的摆动,从而可以将吊篮本体与建筑外墙距离的变动控制在较小的范围,从而加强了建筑吊篮在空中的稳定性,从而增加施工安全性。


2.导轨移动模块

导轨移动模块替代人员在施工中的走动,可完成较人工更大施工区域。


3.喷涂供料模块

喷涂供料模块放置在吊篮里,采用大容量供料罐,大流量供料,喷涂速度快,效率高,节省人工多次加料时间,同时增加自动清洁装置,可减少喷枪施工故障次数,增加有效工作时间。


4.电气控制模块

电气控制模块将传统人工操作控制吊篮升降转变为设备自动控制,记录施工作业下降高度,并通过传感器获知机器人距离墙面的位置,控制旋翼装置保持机器人工作姿态。


5.软件控制模块

软件控制模块用于人机交互控制,操作简便,可通过界面选择不同施工涂料,并监视机器人工作技术数据,实现操作人员远程控制机器人进行自动喷涂,实现外墙喷涂的无人化。


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图 1 多彩漆喷涂机器人在4级风力环境下平稳工作、自动避窗


03 技术特点


针对外墙喷涂的施工场景,设计的喷涂机器人能够满足大部分的山墙面以及窗户、凸台等的喷涂,为解决施工的安全问题、高效率施工、可控施工,提供了全新的解决方案。


1.空中悬挂自主平衡

采用空中悬挂稳定系统,通过六个螺旋桨实现机器人在空中自主平衡,能够实现4级风以下的施工应用。


2.实现喷涂智能化

研发的智能喷涂系统能够识别墙面窗户、凸台等位置并实现自主避障和停枪。


3.采用抗干扰设计

机器人还采用了冗余设计和工业级抗干扰设计,系统稳定性强,能够在工地现场恶劣环境下正常完成喷涂作业。


04 应用成效


目前,外墙喷涂机器人已在国内多个省市地区进行了施工应用和推广,喷涂效率高于人工。


1.多彩漆喷涂机器人应用于无锡金茂府项目

无锡金茂府项目采用多彩漆喷涂机器人昼夜连续施工作业,夜间施工效果超过预期,共使用3台多彩漆喷涂机器人,利用机器人施工完成7栋楼的60%面积外墙乳胶漆喷涂。该项目实现了喷涂机器人的量产和产业化,实现外墙墙面“底漆—中涂漆—多彩漆—罩面漆”全品类外墙涂料喷涂工艺机器人施工,喷涂质量效果均匀,达到了技术要求及验收标准,效率明显高于人工,该项目已经顺利完成验收和交付。


2.真石漆喷涂机器人应用于南京五矿、中海地产济宁项目

南京五矿高层住宅项目采用机器人进行真石漆喷涂施工,比样板喷涂材料每平方米节省1.4kg/m²。以350m²的工作面为例,机器人喷涂大约需要5小时左右可以完成,而人工喷涂需要10-11小时。


中海地产济宁项目共10栋住宅楼,外墙总施工面积约125855.97㎡,真石漆约占75%,平涂约占25%,机器人喷涂的涂布率达到3.1kg/m²,喷涂效率比人工快一倍。


推广意义


外墙喷涂机器人目前已在无锡金茂府项目、瑞安金茂府项目、济宁项目、青岛项目、南京五矿项目进行喷涂施工。以其喷涂质量效果好、喷涂效率高、施工安全性良好等一系列优良的特性为甲方及总包所认可。通过该机器人的实地应用,施工甲方对机器人施工有了全新的认识和了解,对机器人施工的效果和效率表示认可,并计划在全国进行推广使用。


下一步,针对建筑外立面的复杂构造,研究改进机器人整体构型,在现有外墙喷涂机器人基础上,深挖外墙喷涂机器人的应用场景,通过技术升级和降本增效,实现机器人的在外墙喷涂作业中的高效使用。当前阶段,建筑机器人的应用还属于刚起步阶段,大多数建筑工作还是靠人力来完成,随着科技水平的不断提高,各种技术成本不断下降,必将迎来建筑机器人的大规模应用。


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