機器人典型應用場景展示

為加快機器人應用推廣，在國家智能制造專家委公眾號上設立“機器人典型應用場景展示”專欄，從需求痛點、案例介紹、推廣意義等方面展示優秀場景案例。

經過地方推薦、專家評審、社會公示等程序，2022年8月，工業和信息化部、農業農村部、國家衛生健康委員會、國家礦山安全監察局四部門公布了《農業、建筑、醫療、礦山領域機器人典型應用場景名單》，共有77個應用場景入選，其中農業領域21個、建筑領域11個、醫療領域25個、礦山領域20個。

場景：建筑領域外墻噴涂

需求痛點

高空作業，安全事故頻發涂料在線coatingol.com。高層建筑的外墻涂裝常采用高空懸掛建筑吊籃的作業方式，人員在吊籃內完成對外墻施工裝飾。吊籃在高空中容易受陣風、雷雨等外部因素的擾動，人員在施工中走動、噴槍反作用力等人為因素導致吊籃晃動，對于在吊籃上工作的人員具有較大安全隱患。

勞動強度高、工作環境惡劣，存在職業健康問題。外墻噴涂是建筑施工重要組成部分，具有勞動強度高、安全風險大、工作環境惡劣等特點。高層外墻施工面積往往較大，需要一段施工時間。在進行外墻裝噴涂施工時，噴涂過程中會產生大量的霧化顆粒，對施工人員身體有害。

工人技術水平參差不齊，質量難以保證。傳統外墻噴涂施工以人工施工為主，對工人的手法要求極高，需要經過訓練的專業人才能進行作業。不同技術熟練程度的手法、對施工材料的認知不同，會產生不同的施工質量，不能保證一致的施工質量。同時，施工過程中需要施工人員通過肉眼觀察的噴涂效果，觀察本身存在偏差。

施工工期短、質量要求高。房產交易要求高質量快速交付業主，對項目的質量、進度要求持續提高。但外墻施工屬于勞動密集型工作，施工人員招聘難度高，流動性大，技術水平參差不齊，導致施工企業制度管理、安全管理、技術管理困難，進而不能全面控制項目進度、質量、成本。

案例介紹——外墻噴涂

01 背景

人工外墻噴涂存在安全隱患，對施工人員身體損傷較大。外墻墻面“底漆—中涂漆—多彩漆—罩面漆”乳膠漆噴涂工藝流程施工中，多彩漆施工難度最大，對工人的手法要求極高。人工外墻噴涂施工工藝和施工作業方式亟需替代和改變，使用機器人施工可避免諸多安全隱患，還可以提高施工效率、保證施工質量。

02 噴涂機器人主要組成部分

有見及此，有企業以高空作業吊籃為基礎，開發出多彩漆噴涂機器人和真石漆噴涂機器人。其中多彩漆噴涂機器人由機器人平臺、導軌移動模塊、噴涂供料模塊、電氣控制模塊、軟件控制模塊等組成。

1.機器人平臺

機器人平臺以吊籃為平臺，增加防護旋翼裝置，可對吊籃本體產生推力，產生的推力可以抵消風吹動帶來的擺動，從而可以將吊籃本體與建筑外墻距離的變動控制在較小的范圍，從而加強了建筑吊籃在空中的穩定性，從而增加施工安全性。

2.導軌移動模塊

導軌移動模塊替代人員在施工中的走動，可完成較人工更大施工區域。

3.噴涂供料模塊

噴涂供料模塊放置在吊籃里，采用大容量供料罐，大流量供料，噴涂速度快，效率高，節省人工多次加料時間，同時增加自動清潔裝置，可減少噴槍施工故障次數，增加有效工作時間。

4.電氣控制模塊

電氣控制模塊將傳統人工操作控制吊籃升降轉變為設備自動控制，記錄施工作業下降高度，并通過傳感器獲知機器人距離墻面的位置，控制旋翼裝置保持機器人工作姿態。

5.軟件控制模塊

軟件控制模塊用于人機交互控制，操作簡便，可通過界面選擇不同施工涂料，并監視機器人工作技術數據，實現操作人員遠程控制機器人進行自動噴涂，實現外墻噴涂的無人化。

圖 1 多彩漆噴涂機器人在4級風力環境下平穩工作、自動避窗

03 技術特點

針對外墻噴涂的施工場景，設計的噴涂機器人能夠滿足大部分的山墻面以及窗戶、凸臺等的噴涂，為解決施工的安全問題、高效率施工、可控施工，提供了全新的解決方案。

1.空中懸掛自主平衡

采用空中懸掛穩定系統，通過六個螺旋槳實現機器人在空中自主平衡，能夠實現4級風以下的施工應用。

2.實現噴涂智能化

研發的智能噴涂系統能夠識別墻面窗戶、凸臺等位置并實現自主避障和停槍。

3.采用抗干擾設計

機器人還采用了冗余設計和工業級抗干擾設計，系統穩定性強，能夠在工地現場惡劣環境下正常完成噴涂作業。

04 應用成效

目前，外墻噴涂機器人已在國內多個省市地區進行了施工應用和推廣，噴涂效率高于人工。

1.多彩漆噴涂機器人應用于無錫金茂府項目

無錫金茂府項目采用多彩漆噴涂機器人晝夜連續施工作業，夜間施工效果超過預期，共使用3臺多彩漆噴涂機器人，利用機器人施工完成7棟樓的60%面積外墻乳膠漆噴涂。該項目實現了噴涂機器人的量產和產業化，實現外墻墻面“底漆—中涂漆—多彩漆—罩面漆”全品類外墻涂料噴涂工藝機器人施工，噴涂質量效果均勻，達到了技術要求及驗收標準，效率明顯高于人工，該項目已經順利完成驗收和交付。

2.真石漆噴涂機器人應用于南京五礦、中海地產濟寧項目

南京五礦高層住宅項目采用機器人進行真石漆噴涂施工，比樣板噴涂材料每平方米節省1.4kg/m2。以350m2的工作面為例，機器人噴涂大約需要5小時左右可以完成，而人工噴涂需要10-11小時。

中海地產濟寧項目共10棟住宅樓，外墻總施工面積約125855.97㎡，真石漆約占75%，平涂約占25%，機器人噴涂的涂布率達到3.1kg/m2，噴涂效率比人工快一倍。

推廣意義

外墻噴涂機器人目前已在無錫金茂府項目、瑞安金茂府項目、濟寧項目、青島項目、南京五礦項目進行噴涂施工。以其噴涂質量效果好、噴涂效率高、施工安全性良好等一系列優良的特性為甲方及總包所認可。通過該機器人的實地應用，施工甲方對機器人施工有了全新的認識和了解，對機器人施工的效果和效率表示認可，并計劃在全國進行推廣使用。

下一步，針對建筑外立面的復雜構造，研究改進機器人整體構型，在現有外墻噴涂機器人基礎上，深挖外墻噴涂機器人的應用場景，通過技術升級和降本增效，實現機器人的在外墻噴涂作業中的高效使用。當前階段，建筑機器人的應用還屬于剛起步階段，大多數建筑工作還是靠人力來完成，隨著科技水平的不斷提高，各種技術成本不斷下降，必將迎來建筑機器人的大規模應用。