机械自动化技术在建筑工程施工中的应用

孙智宇

摘要：随着经济的高速发展，在我国目前的机械生产制造中已经实现了机械自动化技术的应用，推进了我国机械制造业的大力发展。相比于以往传统型的机械制造技术来说，机械自动化技术实现了各类问题的解决，也有效保障了工程效率和质量，

关键词：机械自动化技术;建筑工程施工;应用

前言

随着社会经济和科学技术的发展，建筑产业应用先进自动化技术来的现象越来越广泛。自动化技术指在无人干预的情况下，机器或装置等能按照预订的程序或指令自动控制操作的技术。由于高层建筑施工存在较大的技术难度和安全隐患，传统的人力施工已无法满足现阶段日益发展的社会市场，由此自动化施工技术逐渐取代人力施工被用于高层建筑工程施工中。基于各种自动化技术，高层建筑自动化施工系统逐渐发展起来，其能有效提高高层建筑工程的生产力和产品质量，解决劳动力短缺和安全风险等诸多问题。因此，高层建筑自动化施工系统发展与应用具有十分显著的研究价值和社会价值。

1高层建筑自动化施工系统研究现状

1.1运输系统

运输系统负责材料和设备的现场运输，尤其是垂直吊装，极大地影响了高层建筑的施工效率，由此，相关研究主要集中在提高自动化运输系统的工作效率上。日本的Nishimura等提出了一种举升系统，该系统可以防止举起的组件沿其垂直轴旋转。机器人塔式起重机系统，该系统可以通过测量直线距离的激光设备以及测量水平和垂直角度的编码器和加速度计来优化路径。Cho等开发了一种利用射频识别（RFID）和泛在传感器网络（USN）的智能举升车，其可以捕获物料移动信息并进行智能管理。确定了高层建筑中现有自动升降机的两个主要挑战，即升降机的停控和工人与升降机之间的通信，因此，提供了一种改进的自动升降机概念模型。

1.2集成子系统

（1）钢梁组装。钢结构在高层建筑中很常见，钢梁组装是高风险、高难度的工作，因此，自动化施工技术能大大提高其工作效率和安全性。韩国开发一种机械臂自动化组装系统，该系统包括自动锚固装置，控制系统和运输系统三个子系统。另一方面，台湾大学于2017年提出的机器人自动组装系统。该系统包括旋转、对齐、螺栓连接和卸载等自动化工作方法，使得钢梁组装过程实现自动化。

（2）外墙工作。施工自动化技术在高层建筑外墙工作上主要体现在清洁、检查和维护等方面。针对其工作性质，研究大多围绕攀爬机器人、清洁机器人和检查机器人展开。高层建筑外墙攀爬机器人的核心技术主要包括黏附方法、运动方式和步态方式等。其中真空抽吸一直是高层建筑攀爬机器人最常用的黏合方法之一，除此，干式粘合剂系统，以提供高摩擦力来支撑机器人。攀爬机器人的运动方式主要有腿驱动、轮驱动和缆线驱动等，除此，多链式履带攀爬机器人，具有很高的有效载荷能力和机动性，可避免障碍物。针对攀爬机器人的步态方式，机械同步步态，在不牺牲机动性的情况下减少了执行器的数量和成本。采用仿生概念，通过模仿壁虎的腿和腰部，开发了具有五连杆机构和单活塞机构的攀爬机器人，使其具有快速攀爬和重载的特点。清洁机器人自2000年以来一直是研究热点，其研究主要集中在機构设计、安全防护、清洁机制和控制策略等。

（3）立面安装。传统的高层建筑立面安装方法是用绞盘和起重机手动安装，这种方法所需的人力投入和时间成本都较高，因此，为了实现高层建筑外立面的高效安装，许多学者致力于立面安装自动化技术研究。韩国提出了一种室内立面安装系统，该系统结合了挖掘机和机器人操纵器以及用于工人与环境之间实时交互的人机协作系统。

2建筑机械自动化技术发展趋势

2.1智能化水平的发展趋势

随着我国科技的发展，互联网智能化逐渐渗入到各行各业当中，在建筑机械自动化技术研究过程中也要趋于智能化发展。其中建筑机械自动化技术的智能发展主要体现在以下方面，第一为企业的智能化管理发展，针对建筑机械技术的智能化要实现智能化的精准定位，充分发挥智能化的主要作用。第二为建筑行业机械自动化技术的资源优化，将智能化技术应用于资源优化中可有效降低建筑施工的成本，在确保建筑施工质量的基础上可更好地发挥智能化机械自动化技术的作用。

2.2扩大应用领域的发展趋势

鉴于机械自动化技术自身所具备的优势，其在实际建筑施工中占据很大的比例，随着我国社会经济市场的不断发展，建筑领域要得到更好的发展，就要将其工作的效率在原有的基础上提升，同时也要逐渐拓宽技术的应用领域和范围。如部分建筑存在难度较高、危险系数较大的情况，针对诸如海底隧道及跨度较大的桥梁等体型较大工程，在实际施工时会包含很多繁琐复杂的管线工作，使用机械自动化技术可使得这些问题更好地解决。

2.3绿色环保的发展趋势

在建筑施工领域中，机械自动化技术本身具有稳定性较高的优势，但实际施工中也会存在资源浪费的现象，部分施工会伴随较多的环境污染。

2.4对象识别的发展趋势

在建筑机械自动化技术中最主要的一个部分就是作业对象的识别，在很多实际建筑施工中都有较好地体现，如在液压装置的挖掘机中作业对象识别就有较好的应用，该项内容主要借助于传感方式对作业对象的形状和材质等进行判断，之后进行分析和汇总工作。进一步强化对象识别可加强建筑施工的质量，降低返工现象的出现概率，达到人力及物力的节约，促进自动化技术的发展。

结束语

总结可得，建筑机械自动化技术的现状与发展具有较为重要的意义和作用，不仅可直观观察到建筑领域机械自动化技术的发展现状，还可便于针对发展中所存在问题制定合理的发展趋势。尽管我国对于建筑机械自动化的研究已开展很长时间，但在实际发展中还存在可改进的部分，要促进建组机械自动化技术的发展，就要依据现有的科学技术不断向智能化、绿色环保等方面推进。

参考文献：

[1]  汪文忠.建筑机械自动化技术的现状与发展分析[J].装备机械，2016（2）：72-74.

[2]  徐若瑭.施工现场使用的建筑机械设备安全管理与调配[J].现代物业（中旬刊），2019（8）：126.

（作者单位：中治葫芦岛有色金属集团有限公司）