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机器人建房时代来了!碧桂园旗下博智林机器人引领行业深度改革

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  2021年3月,在佛山顺德凤桐花园项目内,传统的工地作业方式正在被颠覆。浇筑混凝土、喷涂外墙、铺贴瓷砖、施工测量......工人们不必再重复这些繁重、危险的劳动,而是指挥机器人来完成。

  

  在凤桐花园地下停车库,工程师在平板电脑上一键下发任务,“身高”1.7米的地坪研磨机器人立刻开动磨盘,遇见柱子能灵活地自动调整避障,将粗糙的地面磨平抛光,并同步吸收打磨产生的沙尘,原本粗糙的地面变得光滑如镜,现场也看不到传统地坪研磨灰尘弥漫的场景。

  

   *地坪研磨机器人工作中gif

  在楼顶作业平台,地面整平机器人和智能随动布料机与工人协作,对施工楼层进行混凝土浇筑和平整,混凝土布料工作传统3人的工作量,如今只需1人即可完成。

  

  *混凝土施工机器人正在整平地面

  与此同时,一台萌萌的楼层清洁机器人自主规划行程,清理施工现场的小石块和灰尘,所到之处地面清洁如新。

  

  *楼层清洁机器人工作中

  机器人也会建房子,这种类似“科幻大片”的机械化场景,从梦想变为现实,造梦者就是世界500强碧桂园全资子公司——广东博智林机器人有限公司(简称“博智林”),凤桐花园项目是该公司旗下首个建筑机器人商业应用项目,也是目前国内唯一引入建筑机器人并批量应用于工程建造过程的试点项目。

全国唯一的机器人建房试点项目

  当前,中国经济飞速增长,拥有世界上最大的建筑市场,建筑业是国民经济的支柱产业,2020年约占全国GDP份额的26%左右,但整体行业大而不优。

  传统建筑业属劳动密集型行业,随着人口红利逐渐退去,过去主要凭借丰富而廉价的劳动力实现规模扩张的方式将无以为继,面临着建筑行业农民工老龄化,以及年轻劳动力从业意愿持续降低的双重危机。

  此外,作为世界上数字化、自动化程度较低的行业之一,建筑行业生产方式粗放,科技含量偏低、技术创新滞后,生产效率普遍较低。相关数据表明,自1945年以来,相比制造业、零售业和农业的生产率增加了150%,我国建筑业的生产率几乎没有增长。

  

  *凤桐花园项目机器人施工现场

  “我国建筑业创造了诸多世界第一,同时也面临着产品性能欠佳、资源浪费巨大、安全问题突出、环境污染严重、生产效益低下等问题。”中国工程院院士丁烈云表示。当前,多数建筑企业还停留在“搬砖头、扎钢筋、浇混凝土、装模板”的水平,先进水平的工艺技术和工程技术整体应用程度偏低。

  当今世界,科技创新正在重塑全球经济结构和竞争格局,以人工智能、大数据、机器人等为代表的新技术推动的第四次工业革命,正在不断走向深入。而机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志,未来将创造数万亿美元的市场。

  目前,机器人相关技术已陆续运用到制造业、服务业等领域,在建筑行业的智能探索却处于刚起步阶段。面对广阔的市场应用前景,世界建筑业大国不断加大投入对智能建造前沿科技的积极探索。

  近年来,我国相继出台多项政策及支持性文件,加速建筑业改革发展和转型升级。2月2日,住房和城乡建设部办公厅发布《关于同意开展智能建造试点的函》,碧桂园开发的佛山顺德凤桐花园项目是全国的7个试点项目之一,也是目前国内唯一真正引入建筑机器人且批量应用于工程建造过程的试点项目。

  作为全球房地产行业领头企业,碧桂园拥有综合实力、人才、资金、全产业链应用场景等优势,有利于建筑机器人产品的加速迭代和智能建造体系的升级完善。

  

  “机器人正在积蓄澎湃的力量,未来发展潜力不可想象,”建筑工人出身的碧桂园董事会主席杨国强希望建房过程中繁重、重复、危险的部分工作能够由机器人来完成,“过去是工人在地盘走来走去,未来是机器人在地盘走来走去,我们像生产汽车一样在工地生产我们的房子”。

  今年两会,杨国强提交了4份提案,在《关于加快研发应用智能建造产品技术推动建筑业数字化转型的提案》中,他强调了智能建造与建筑工业化协同发展对推动中国建筑业高质量发展,引领中国建筑科技走向世界前列的重要性。

  在他看来,要突破建筑行业大而不优的瓶颈,解决生产效率低下、建筑质量参差不齐、“招工难”“用工荒”等难题,行业生产方式的变革势在必行,而建筑机器人及智能施工设备的研发应用则将承担破题的重任。

两年半,从0到1,再到全球首创技术落地

  从建筑机器人自主研发、制造到建筑工程全周期的数字化、系统化应用,实现诸多“零”的突破,填补了多项行业空白,需要多久时间?博智林仅用了两年半。

  博智林创立于2018年7月,自成立之日起便向社会广纳贤才,汇聚全球顶级技术人才。截至今年2月底,博智林拥有7000多名员工,其中研发人员4000多名,平均年龄30.2岁,包括一大批来自国内外知名高校的土木工程、机器人、人工智能、数字化等领域的优秀人才。

  

  *博智林机器人总部

  建筑机器人由于作业环境恶劣、场景差异性大、施工面复杂多变,对于核心零部件以及核心算法的要求与工业机器人等产品有很大差异,技术研发的过程并不容易,相关领域没有可供借鉴的经验和标准,一切只能从“零”开始。

  两年多以来,博智林坚持建筑机器人五大核心系统全自主研发,自动导航系统、面向建筑场景的视觉算法、自研激光雷达等多项产品和技术的先进性得到实际应用验证,导航融合模块、激光位移传感器、智能视觉传感器等填补了世界建筑机器人领域的空白。

  自研的激光雷达突破了国外的专利技术封锁,使用自主可控的技术在测量距离、多回波检测、重复精度等指标上都达到了行业领先水平;自主研发的六轴协作机械臂,在大自重比下,具备国内领先的碰撞检测、零力控制能力,保障了人机协同工作的安全与高效。

  通过智能的调度算法,解决了多台机器人联合作业路径规划的问题,在全球首次实现了建筑场景下多机器人协同的解决方案。

  此外,博智林针在施工质量的智能化评判、建筑的大数据治理、智慧工地的监管等行业细分领域,也实现了从0到1的重大突破。

  

  *智能随动式布料机在作业

  截至2021年2月26日,博智林在研建筑机器人及智能产品近50款,其中18款已投入商业化应用。自主研发过程中,专利收获硕果累累,已递交专利有效申请3042项,其中发明专利2161项;已获专利授权984项,其中发明专利262项,在关键领域拥有一批自主核心技术。

  目前,博智林已形成混凝土施工、混凝土修整、砌砖抹灰、内墙装饰等12个建筑机器人产品线,其中绝大多数机器人可同时适用于现浇混凝土工艺与装配式建筑施工。

  2020年11月,博智林7项产品获中国设计红星奖。红星奖是目前国内最权威、影响力最大的设计奖项,被誉为“中国唯一具有国际影响力的设计奖”。此前,博智林还斩获了1项德国IF奖、14项省长杯奖、4项市长杯奖和1项金芦苇奖,受到业内广泛认可。

领先全球!搭建智能建造整体解决方案

  由于建筑行业的特殊性,当今全球智能建造的整体水平,仍然处于起步阶段,日本、澳大利亚、韩国、美国等发达国家在建筑机器人方面取得了部分成果,但均未实现建筑全周期、系统化应用的目标,仍以单点研发和小批量试用为主。

  凡是进过建筑工地的人们,对于繁杂的工序、复杂的现场、粗放的管理会有直观的感受。在如此复杂的空间里,让机器人像人类一样智慧地工作,实现兼顾效率、质量、安全、环保、成本等要素的精益建造,用“比登天还难”来形容也不算夸张。

  即使研制出了聪明的建筑机器人也未必能达到目的,如何通过信息化、数字化技术将不同的建筑机器人与施工环节一一匹配,并且系统整合起来完成整栋楼的施工任务,才是重中之重。

  

  *博智林智能制造工厂

  凤桐花园项目通过成熟的BIM数字化系统应用,结合物联网、云计算、大数据技术,采用无人机、BIM集成设计优化、BIM协同平台等7大类产品21项应用,把建设一栋楼的每一道工序细化拆分,实现建筑工程项目全生命周期的智能化和信息化,实现建造方案可视化、项目管理数字化,提高建造过程的安全性以及建筑的经济性、可靠性。

  在项目智慧指挥中心,工作人员面对大屏幕点击鼠标,项目任一楼栋、任一楼层的工程细节都能以平面或三维视图来直观呈现,能远程监控任一项目工地上建筑机器人的实时状态,并远程对机器人下发工单。

  博智林是全球首家尝试用大规模、系统性地研发及应用机器人来提升建筑工业化水平的企业。通过两年半时间的全力奔跑,公司已经实现了建筑机器人从自主研发、小批量生产到工程测试、工程服务及批量化商用,并进行了全面的端到端规划及实践,构建了完整的全周期闭环,成为全球领先的智能建造与建筑工业化整体解决方案提供商。

  

  *一批地面抹平机器人即将下线

  中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹教授表示:“碧桂园集团在短短近三年时间里,针对BIM、装配式建筑和建筑机器人领域投入了大量的研发资源和人才,开展全面的研发,目前已经交付了大批量的机器人,已走在了全国乃至世界智慧建造和建筑机器人领域的前列。”

  2020年11月,作为智能建造引领者,广东博智林机器人有限公司受邀联合中国建筑标准设计研究院等单位联合发起成立中国工程建设标准化协会建筑机器人专业委员会(CECS)(以下简称“建筑机器人专委会”),这也是我国首个专注于建筑机器人及智能建造的标准化权威机构。

  截至目前,博智林已主导编制了《智能施工升降机》《外墙喷涂机器人》2项团体标准,并经广东省建设科技与标准化协会发布;主导编制的《自升造楼平台》《建筑工程智能清洁机器人》《建筑工程室内实测实量机器人》等团体标准正在审查或立项中。

  此外,博智林机器人还承担了《建筑机器人研发及现场应用示范》《基于数字孪生技术的装配式智能施工平台研发及应用示范》等住建部科技计划项目,同时参与了《基于建筑信息模型和人工智能技术的建筑机器人研究与应用示范》等项目,为建筑行业十四五规划内容提供建议,为推动我国建筑行业向智能建造加快转型升级贡献经验智慧。

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