■正定新区奥体中心施工现场，河北建工集团技术人员在操作库板机器人实施玻璃幕墙安装
建筑之美，因数字而灵动！bim、数字孪生、人工智能、物联网、大数据和云计算等为代表的新一代信息技术正与建筑业传统生产管理方式形成互助交融之势，催生了新一轮的科研、技术、生产管理方式的创新革命。
如今在力与美的建筑行业正在融入数字与智慧的加持，因智能建造应运而生的建筑机器人正在成为工地上的“主角儿”。
■机器人投用
直击施工“痛点”
1月17日，在石家庄中央商务区项目的施工现场，随着河北建工集团技术中心机器人研发工程师李永斌使用手柄键盘下达着指令，一台板材安装机器人准确地将重达300多斤的玻璃幕墙安装到三米高的点位上。机器人不仅手臂的末端吸盘可以灵活吸取超大号的玻璃幕墙，底盘走位进退自如，而且机械臂翻转实施安装的动作也有模有样。在这款机器人的助力下，两三个人就能完成以往动用大型吊车、5到8人共同努力才能完成的施工作业。
李永斌介绍，这款板材安装机器人是由河北建工集团与河北工业大学联合研发，经历了一年的投用测试后，才投入实战的。如今，已升级到了第二代。不久前，这款第二代大中型板材安装机器人，还参加了在重庆举办的“中国建造·慧享未来”首届建筑机器人大赛，并荣获应用性能竞赛“创新之星”大奖。
板材安装机器人从一代开始，就参与到该公司承揽的正定新区奥体中心和定州园博园等多个施工项目中，其使用效果良好。
“玻璃幕墙因极具豪华感和美观度，在现代建筑外立面装修中的应用日趋广泛。”李永斌告诉记者，以往玻璃幕墙安装极为繁琐，不仅需要使用起重机协助，还要有熟练的工人团队密切配合。整个施工过程，耗费大量的人力、机械、管理成本，最终导致这项工程造价高昂。
在板材安装机器人投用前，受材质和形状的影响，要将一块重达几百公斤的玻璃幕墙吊装安装并非易事，高空作业时刻存在着安全风险，以往发生坠落和伤人事件屡有发生，因此是业界公认的施工“痛点”。
■成立研发小组
担起开发重任
2022年底，李永斌在河北工业大学攻读完博士学位后，来到河北建工集团工作。他和四名同事组成了公司首个机器人研发小组，虽然团队平均年龄仅27岁，却融合了电气化控制、机械自动化、施工工艺等专业人才，承担起为企业开发实用机器人的重任。
“为企业研发实用的智能施工装备，通过机械施工替代人工的方式助力企业发展，这是一个极富挑战性的工作，也迎合了我对科研转化的浓厚兴趣。”李永斌说，入企工作一年来，他感触良多。企业是以结果为目标的，这与他在校从事的科研工作有很大不同，以开发机器人为例，实用性是第一位的，往往结构复杂的设计并不一定实用。
板材安装机器人从概念到开发研制，也得益于校企间多年合作。此前，河北建工集团与河北工业大学就对该产品的开发前景进行过可行性论证，当时，项目更多的是停留在学术层面。近年来，随着国家“政产学研用多元主体协同育人”政策的深度推进，才为这款概念产品的真正落地提供了新的路径和机遇。
“作为传统劳动密集型的建筑企业，近年来，我们明显感受到了现实的压力。一线建筑工人不足带来的用工荒、人工成本持续攀升等多重因素，都成为企业发展必须直面的现实问题。”河北建工集团技术中心负责人、集团副总工程师郭群录深诣企业面临的挑战。在他看来，建筑企业应该尽早向智能建造方向转型升级，主动研发替代人工的建筑机器人装备。
2022年，河北建工集团迈出了关键一步——成立机器人研发小组，这也标志着该企业成为省内业界最早涉足智能建造的企业。
■智能建造应用
助力建筑施工
2023年，河北建工集团加快落实《河北省支持机器人产业发展若干规定措施》和省国资委提出的“三年上、五年强”专项行动方案，制定发布了《河北建工集团推进智能建造（“建筑机器人 ”应用）行动实施方案》全力提速智能建造步伐。为了能更快开发出适合企业施工一线的机器人，河北建工集团机器人小组对标业内领先建筑机器人产品，开启了引进试用加自研开发相结合的路径。他们通过与高校、业界专家深度合作，不断开拓研发思路，助力企业智能建造驶入快车道。
以板材安装机器人开发为例，研发团队经过多方调研发现，日、韩两国最早开发了这类机器人，但其偏向小型化，自重仅为100公斤左右，并不适用于国内建筑外装使用。而德国推出的此类机器人自重达到了七八百公斤，缺乏灵活度。衡量利弊，结合国内需求，机器人小组开发出了适合国情的板材安装机器人，将自重降至400公斤左右，不仅操控也较为灵活，而且手臂末端抓取可实现更多角度。这也成为河北建工集团向智能建造领域拓展，自研成功的首款机器人。
通过引进试用市场上已有的抹灰机器人产品，研发团队发现，实测中，该类产品使用场景受限，仅能适用于开阔空间结构建筑施工，如商场和医院的墙体施工。该机器人尽管在一定程度上可以实现替代人工抹灰，但在实际应用中仍存在着成本偏高、产品自重过沉、无法满足通用工作场景等诸多短板，未来产品开发仍需不断改进和完善。通过试用学习，机器人小组着手加强了该类产品开发的资源储备，为后续自研做好战略规划。
“智能建造不仅可以提高建筑的质量、安全和效率，同时，也可以减少建筑过程中的人力和物力消耗。”在机器人小组成员、工程师姚正茂看来，国内建筑业经济体量大，工业化程度相对较低，智能建造装备的市场开发潜力巨大。如今，受国家政策利好驱动，建筑行业已经迎来了工艺革新的窗口期和机遇期。
业内人士认为，作为我国的重要支柱产业的建筑业，借助人工智能与机器人技术，通过大力发展建筑机器人，解放产业工人危险繁重的体力劳动，成为未来趋势。正是伴随着建筑工业化、信息化的发展，在实现万物互联及智能化融合的过程中，以人工智能技术为核心的智能建造应用开发条件也日趋完备。
河北建工集团的机器人开发团队仅成立一年来，就已经规划布局了多款建筑机器人场景：市政喷涂机器人，可以实现工地墙体标语和地面标识线喷绘；打胶机器人，可实现自动封胶工作，移动机械手可以实现大载荷建筑构件的搬运等。其中，板材安装机器人和门窗自动打胶系统（机器人）产品已经申请国家5项专利。
未来建筑施工领域应用场景极为丰富，智能建造之路前景也极为广阔。值得庆幸的是，我省以河北建工集团为代表的建筑企业正放眼“深蓝”，伴随着机器人全新应用场景的不断拓展，必将引领全省建筑行业向新基建领域蓄力前行。
■记者段华鹏
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