機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

孫智宇

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在我國(guó)目前的機(jī)械生產(chǎn)制造中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，推進(jìn)了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的大力發(fā)展。相比于以往傳統(tǒng)型的機(jī)械制造技術(shù)來說，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各類問題的解決，也有效保障了工程效率和質(zhì)量，

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化技術(shù);建筑工程施工;應(yīng)用

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑產(chǎn)業(yè)應(yīng)用先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)來的現(xiàn)象越來越廣泛。自動(dòng)化技術(shù)指在無人干預(yù)的情況下，機(jī)器或裝置等能按照預(yù)訂的程序或指令自動(dòng)控制操作的技術(shù)。由于高層建筑施工存在較大的技術(shù)難度和安全隱患，傳統(tǒng)的人力施工已無法滿足現(xiàn)階段日益發(fā)展的社會(huì)市場(chǎng)，由此自動(dòng)化施工技術(shù)逐漸取代人力施工被用于高層建筑工程施工中?；诟鞣N自動(dòng)化技術(shù)，高層建筑自動(dòng)化施工系統(tǒng)逐漸發(fā)展起來，其能有效提高高層建筑工程的生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量，解決勞動(dòng)力短缺和安全風(fēng)險(xiǎn)等諸多問題。因此，高層建筑自動(dòng)化施工系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用具有十分顯著的研究?jī)r(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

1高層建筑自動(dòng)化施工系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

1.1運(yùn)輸系統(tǒng)

運(yùn)輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)材料和設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸，尤其是垂直吊裝，極大地影響了高層建筑的施工效率，由此，相關(guān)研究主要集中在提高自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)的工作效率上。日本的Nishimura等提出了一種舉升系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以防止舉起的組件沿其垂直軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人塔式起重機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過測(cè)量直線距離的激光設(shè)備以及測(cè)量水平和垂直角度的編碼器和加速度計(jì)來優(yōu)化路徑。Cho等開發(fā)了一種利用射頻識(shí)別（RFID）和泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)（USN）的智能舉升車，其可以捕獲物料移動(dòng)信息并進(jìn)行智能管理。確定了高層建筑中現(xiàn)有自動(dòng)升降機(jī)的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)，即升降機(jī)的?？睾凸と伺c升降機(jī)之間的通信，因此，提供了一種改進(jìn)的自動(dòng)升降機(jī)概念模型。

1.2集成子系統(tǒng)

（1）鋼梁組裝。鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中很常見，鋼梁組裝是高風(fēng)險(xiǎn)、高難度的工作，因此，自動(dòng)化施工技術(shù)能大大提高其工作效率和安全性。韓國(guó)開發(fā)一種機(jī)械臂自動(dòng)化組裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括自動(dòng)錨固裝置，控制系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。另一方面，臺(tái)灣大學(xué)于2017年提出的機(jī)器人自動(dòng)組裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)、對(duì)齊、螺栓連接和卸載等自動(dòng)化工作方法，使得鋼梁組裝過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

（2）外墻工作。施工自動(dòng)化技術(shù)在高層建筑外墻工作上主要體現(xiàn)在清潔、檢查和維護(hù)等方面。針對(duì)其工作性質(zhì)，研究大多圍繞攀爬機(jī)器人、清潔機(jī)器人和檢查機(jī)器人展開。高層建筑外墻攀爬機(jī)器人的核心技術(shù)主要包括黏附方法、運(yùn)動(dòng)方式和步態(tài)方式等。其中真空抽吸一直是高層建筑攀爬機(jī)器人最常用的黏合方法之一，除此，干式粘合劑系統(tǒng)，以提供高摩擦力來支撐機(jī)器人。攀爬機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式主要有腿驅(qū)動(dòng)、輪驅(qū)動(dòng)和纜線驅(qū)動(dòng)等，除此，多鏈?zhǔn)铰膸逝罊C(jī)器人，具有很高的有效載荷能力和機(jī)動(dòng)性，可避免障礙物。針對(duì)攀爬機(jī)器人的步態(tài)方式，機(jī)械同步步態(tài)，在不犧牲機(jī)動(dòng)性的情況下減少了執(zhí)行器的數(shù)量和成本。采用仿生概念，通過模仿壁虎的腿和腰部，開發(fā)了具有五連桿機(jī)構(gòu)和單活塞機(jī)構(gòu)的攀爬機(jī)器人，使其具有快速攀爬和重載的特點(diǎn)。清潔機(jī)器人自2000年以來一直是研究熱點(diǎn)，其研究主要集中在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全防護(hù)、清潔機(jī)制和控制策略等。

（3）立面安裝。傳統(tǒng)的高層建筑立面安裝方法是用絞盤和起重機(jī)手動(dòng)安裝，這種方法所需的人力投入和時(shí)間成本都較高，因此，為了實(shí)現(xiàn)高層建筑外立面的高效安裝，許多學(xué)者致力于立面安裝自動(dòng)化技術(shù)研究。韓國(guó)提出了一種室內(nèi)立面安裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了挖掘機(jī)和機(jī)器人操縱器以及用于工人與環(huán)境之間實(shí)時(shí)交互的人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)。

2建筑機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1智能化水平的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)智能化逐漸滲入到各行各業(yè)當(dāng)中，在建筑機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)研究過程中也要趨于智能化發(fā)展。其中建筑機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的智能發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面，第一為企業(yè)的智能化管理發(fā)展，針對(duì)建筑機(jī)械技術(shù)的智能化要實(shí)現(xiàn)智能化的精準(zhǔn)定位，充分發(fā)揮智能化的主要作用。第二為建筑行業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的資源優(yōu)化，將智能化技術(shù)應(yīng)用于資源優(yōu)化中可有效降低建筑施工的成本，在確保建筑施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上可更好地發(fā)揮智能化機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的作用。

2.2擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

鑒于機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)自身所具備的優(yōu)勢(shì)，其在實(shí)際建筑施工中占據(jù)很大的比例，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的不斷發(fā)展，建筑領(lǐng)域要得到更好的發(fā)展，就要將其工作的效率在原有的基礎(chǔ)上提升，同時(shí)也要逐漸拓寬技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。如部分建筑存在難度較高、危險(xiǎn)系數(shù)較大的情況，針對(duì)諸如海底隧道及跨度較大的橋梁等體型較大工程，在實(shí)際施工時(shí)會(huì)包含很多繁瑣復(fù)雜的管線工作，使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)可使得這些問題更好地解決。

2.3綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)

在建筑施工領(lǐng)域中，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)本身具有穩(wěn)定性較高的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際施工中也會(huì)存在資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，部分施工會(huì)伴隨較多的環(huán)境污染。

2.4對(duì)象識(shí)別的發(fā)展趨勢(shì)

在建筑機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中最主要的一個(gè)部分就是作業(yè)對(duì)象的識(shí)別，在很多實(shí)際建筑施工中都有較好地體現(xiàn)，如在液壓裝置的挖掘機(jī)中作業(yè)對(duì)象識(shí)別就有較好的應(yīng)用，該項(xiàng)內(nèi)容主要借助于傳感方式對(duì)作業(yè)對(duì)象的形狀和材質(zhì)等進(jìn)行判斷，之后進(jìn)行分析和匯總工作。進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)象識(shí)別可加強(qiáng)建筑施工的質(zhì)量，降低返工現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，達(dá)到人力及物力的節(jié)約，促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

總結(jié)可得，建筑機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展具有較為重要的意義和作用，不僅可直觀觀察到建筑領(lǐng)域機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，還可便于針對(duì)發(fā)展中所存在問題制定合理的發(fā)展趨勢(shì)。盡管我國(guó)對(duì)于建筑機(jī)械自動(dòng)化的研究已開展很長(zhǎng)時(shí)間，但在實(shí)際發(fā)展中還存在可改進(jìn)的部分，要促進(jìn)建組機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，就要依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)不斷向智能化、綠色環(huán)保等方面推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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