建筑机器人技术研究进展
混凝土激光整平机器人的研究与设计
科技与创新｜Science and Technology & Innovation2024年第02期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.02.011混凝土激光整平机器人的研究与设计李家盛，唐维宏，董艺（中国建筑第四工程局有限公司，广东广州510665）摘要：传统建筑业正面临着用工难、成本高等问题的冲击，施工企业探索一条可持续发展的道路迫在眉睫，试图通过转型实现企业能力的提升。
通过对施工企业在建筑机器人方向上的自研探索，以混凝土激光整平机器人为例，从现状分析、研究思路、机器人的设计研究、与传统建造模式的对比分析等方面进行深入阐述，助力施工企业转型升级进入快车道。
机器人的研究与应用，有效提高了施工效率和整个施工管理的工作效率，助力建筑工地绿色化、智慧化建造升级。
关键词：建筑机器人；混凝土整平；激光；智能建造中图分类号：TU654；TP242 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）02-0042-03建筑业传统的建造模式使用的是“人海战术”，粗放型的生产方式。
据统计，截至2021年底，中国建筑业企业超12万个，从业人员5 282.94万人，同比下降了1.56%[1].从数据来看，建筑从业人数已开始呈下降趋势，年轻人逐渐向技术型人才转型，对于重体力的建筑业来说，再以这种模式发展下去，将会面临用工短缺的问题，从而导致人工成本高、施工质量无法保证等一系列衍生问题。
习近平总书记在2018年两院院士大会上的重要讲话指出：“世界正在进入以信息产业为主导的经济发展时期。
我们要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机，以信息化、智能化为杠杆培育新动能。
”这一重要论述是对当今世界信息技术的主导作用、发展态势的准确把握，是对利用信息技术推动国家创新发展的重要部署。
2020年7月，住建部出台《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》（以下简称《指导意见》），长期以来，中国建筑业主要依赖资源要素投入、大规模投资拉动发展，生产方式粗放、劳动效率不高、能源资源消耗较大、科技创新能力不足等问题比较突出，特别是在新冠肺炎疫情的特殊背景下，建筑业传统建造方式受到较大冲击，粗放型发展模式亟需突破。
高空作业机器人的机器视觉技术研究
高空作业机器人的机器视觉技术研究高空作业机器人是一种能够在高空环境中完成各种任务的机器人系统。
机器视觉技术在高空作业机器人中起着至关重要的作用。
它能够为机器人提供靶标识别、路径规划、障碍物检测等功能，从而实现更安全、更高效的高空作业。
一、高空作业机器人的应用领域和需求高空作业机器人广泛应用于建筑、电力、航空等领域。
在这些领域中，高空作业往往需要人工登高、悬挂等特殊环境下进行。
由于高空作业的高度、风力等因素对人的安全造成了巨大的威胁，因此开发一种能够代替人工进行高空作业的机器人系统具有重要的意义。
高空作业机器人需要具备稳定性、高精度、高效率等特点，而这些特点可以通过机器视觉技术来实现。
二、高空作业机器人的机器视觉技术研究进展1. 靶标识别技术高空作业机器人在进行作业时，往往需要对特定靶标进行识别。
通过机器视觉技术，可以实现对靶标的自动识别和定位。
传统的方法常常使用特定颜色或形状的标志物作为靶标，通过图像处理算法进行识别。
近年来，深度学习技术的发展使得机器视觉在靶标识别上取得了突破性进展。
通过训练神经网络，高空作业机器人可以准确、快速地识别靶标，实现自动化的高空定位。
2. 路径规划技术高空作业机器人在进行作业时，需要根据任务要求规划合理的路径。
机器视觉技术可以实现对高空作业环境的感知和建模，从而为机器人提供路线规划的信息。
传统的方法使用激光雷达、摄像头等传感器对环境进行感知，根据建模结果进行路径规划。
近年来，随着视觉SLAM和深度学习技术的发展，高空作业机器人可以通过摄像头获取环境图像，结合传感器数据进行环境建模，从而实现更精确的路径规划。
3. 障碍物检测技术在高空作业环境中，障碍物的检测对于保障机器人和工作人员的安全至关重要。
机器视觉技术可以通过对高空环境图像的处理和分析，检测出潜在的障碍物。
传统的方法使用形态学滤波、边缘检测等算法进行障碍物检测，但存在灵敏度低、误检率高的问题。
深度学习技术的应用可以解决这些问题，通过训练神经网络，机器人可以准确地检测出各种障碍物，避免发生事故。
智能建造技术在建筑工程中的应用与发展研究
智能建造技术在建筑工程中的应用与发展研究摘要：随着科技的快速发展，智能建造技术在建筑工程中的应用和研究也取得了长足的进展。
从智能传感器的使用到虚拟现实和增强现实的应用，智能建造技术正在推动着建筑行业的创新和转型。
关键词：智能建造技术；建筑工程；应用发展引言智能建造技术是当今建筑工程领域的一个重要发展方向。
通过应用物联网、人工智能、机器学习等先进技术，智能建造技术可以提高建筑项目的效率、质量和可持续性，为未来城市发展提供了巨大的机遇。
1智能建造技术在建筑工程的原则智能建造技术在建筑工程中，可以提高效率、降低成本，改善安全和质量控制。
智能建造技术在建筑工程中的原则：（1）自动化与数字化：智能建造技术通过自动化流程和数字化设计，可以实现更高效的施工过程。
例如，使用机器人和无人机来完成重复性任务和高空操作。
（2）数据驱动：智能建造技术依赖于大数据分析和人工智能来优化决策和预测未来趋势。
通过收集和分析工程数据，可以实现更好的项目管理和资源分配。
（3）模块化和预制：智能建造技术将建筑过程模块化和预制化，使得施工时间缩短，同时还能减少废料和资源浪费。
（4）可持续性和绿色建筑：智能建造技术有助于实现可持续发展目标，通过提高能源效率、减少排放和优化资源利用来建造更环保和节能建筑。
2智能建造技术在建筑工程中的应用2.1智能建筑设计与模拟2.1.1使用先进的计算机辅助设计（CAD）和建筑信息模型（BIM）技术智能建造技术在建筑设计阶段的应用主要体现在计算机辅助设计（CAD）和建筑信息模型（BIM）技术上。
CAD技术通过使用计算机软件辅助设计实现快速、精确的建筑设计，提高设计效率和准确性。
而BIM技术则通过创建详细的数字模型来协调和集成建筑项目的设计与施工信息，并为各个参与方提供实时协作和决策支持。
2.1.2运用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术进行建筑设计和展示虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术在建筑设计和展示中的应用不断发展。
建筑物外立面清洁机器人技术研究
建筑物外立面清洁机器人技术研究一、前言建筑物外立面的清洁一直是一个繁琐的工作，往往需要高空作业，容易造成安全隐患。
而随着科技的发展，建筑物外立面清洁机器人技术也随之诞生，大大提高了清洁效率和安全性。
本文将对建筑物外立面清洁机器人技术进行详细探讨。
二、建筑物外立面清洁机器人技术的发展历程1.传统清洁方式的局限性传统的清洁方式主要包括人工高空作业和吊篮作业。
人工高空作业由于需要安全保障措施和人力投入较多，造成清洁工作效率低下且较为危险；吊篮作业因其作业范围有限，不能覆盖整个建筑外立面，同样存在潜在风险。
因此，建筑物外立面清洁的传统方式已经不能满足现代建筑物的清洁需求。
2.机器人清洁技术的出现随着机器人技术的不断发展，机器人清洁技术应运而生。
据统计，早在20世纪70年代初就有首个建筑外立面清洁机器人被问世，但技术条件的限制使得它无法进一步发展。
之后，随着传感器、自主控制等技术的应用于建筑物外立面清洁机器人中，其发展开始进入高速发展阶段。
3.目前机器人技术的应用与发展目前，机器人清洁技术的应用范围也逐渐扩大，不仅可以应用于建筑物的玻璃幕墙、墙体和屋顶等部位的清洁，还可以应用于电力线路、桥梁等高空环境的清洁。
未来，随着机器人技术的不断发展，建筑物外立面清洁机器人将进一步实现智能化和自主化。
三、机器人清洁技术的类型1.伸展臂机器人伸展臂机器人是一种类似于人手臂的机器人，可以根据建筑物的形状和高度自由伸缩，达到清洁建筑物不同部位的目的。
这种机器人适用于建筑物外立面较为规则的清洁，并且可以实现自主控制。
2.爬行机器人爬行机器人是一种像昆虫一样的机器人，它可以沿着建筑物的表面自由爬行，在清洁大型建筑物外立面时效率高，作业范围广，但在操作时需要较高的技术水平。
3.轮式机器人轮式机器人是一种非常常见的建筑物外立面清洁机器人。
其主要特点是可使用于各种类型的地面，而且电池续航时间较长，不受时间限制。
缺点是应用于建筑物外立面所需的爬升能力较差。
高空作业机器人的关键技术研究综述
高空作业机器人的关键技术研究综述摘要：高空作业机器人是一种能够在人类难以达到或危险环境中进行作业的机器人，其具有重要的实际应用价值和研究意义。
在高空作业领域，关键技术的研究一直是学术界和工业界关注的焦点。
本文通过对现有文献的综述，系统地总结了高空作业机器人的关键技术研究进展，包括机器人设计、传感器技术、控制算法、安全保护等方面。
同时，还对未来高空作业机器人技术的发展趋势进行了展望。
1. 引言高空作业一直是危险和困难的任务，常常涉及到建筑、桥梁、电力设备等高危环境。
传统的高空作业主要依赖人工操作，存在人身安全风险和作业效率低的问题。
而高空作业机器人的出现可以为这一领域带来重要的改变。
高空作业机器人具备了自主导航、自动作业以及在高空环境中运作的能力，可以大幅提高作业效率，同时有效保障工人的安全。
2. 机器人设计高空作业机器人的设计是实现高空作业任务的基础。
在设计上，高空作业机器人需要具备足够的稳定性和机动性。
为了适应不同的作业场景，机器人的结构设计通常采用多关节和可扩展模块。
此外，材料的选择也十分重要，需要同时考虑机器人的轻量化和耐用性。
3. 传感器技术传感器技术在高空作业机器人中起着重要作用。
传感器的选择和布置能够影响机器人的作业性能和安全性。
例如，借助视觉传感器和激光雷达，机器人可以实现环境感知以及障碍物检测与避障。
另外，对于高空作业机器人而言，精确的定位技术也尤为重要，以确保机器人能够准确地到达目标工作位置。
4. 控制算法高空作业机器人的控制算法是实现机器人自主运动和作业的核心。
这些算法需要能够实现机器人的定位控制、路径规划和动作执行等功能。
在路径规划方面，通常采用基于传感器数据的避障算法和路径搜索算法。
此外，对于长时间运行的高空作业机器人，能源管理和节能控制也是关键问题。
5. 安全保护高空作业机器人的安全保护是必不可少的。
作为一种危险环境下的作业工具，机器人必须具备故障自诊断和自我保护的能力。
国外智能建造技术研究进展及对我国的发展启示
国外智能建造技术研究进展及对我国的发展启示智能建造技术是指在建造过程中通过利用先进的智能技术及相关科学技术，降低传统建造过程中对人的依赖程度，达到建造过程的智能化及安全建造目标，从而在一定程度上提高建筑物的性价比及可靠度。
当前，智能建造技术主要由BIM技术、物联网技术、3D打印技术、人工智能技术及大数据技术等组成。
近年来随着我国国民经济的不断提高，科技发展水平在我国取得了长足的进步，与之对应的最直观体现就是在我国各行各业中均有智能建造技术的应用。
以建筑行业为例，传统建筑行业受其施工技术影响，其具有施工周期长、环境污染大、资源消耗多、施工成本高等不可避免的缺点。
智能建造技术在建筑行业的应用为建筑行业的发展带来了革命性的变革，其应用优势主要体现在以下几方面：1）满足绿色施工要求。
智能建造技术的应用改变了传统施工模式，显著降低了传统施工技术造成的环境污染问题，因此其满足绿色施工要求。
2）充分体现以人为本的建造理念。
智能建造技术在建筑行业的应用显著降低了施工过程中对人的依赖程度，解放了劳动力，缓解了工人的压力使施工过程更加符合人性化要求，在建筑中更加凸显了人类需求的重要性。
3）节约成本、降低消耗。
机械化的生产及智能化的建造过程使得相关资源在建造过程中得到了合理分配及充分利用，大大提高了资源的利用率，降低了不必要的资源浪费，从而达到了节约成本、降低资源消耗的目的。
4）建筑智能化水平显著提升。
BIM技术的应用使的建造过程实现了可视化发展，因此更加便于人们及时的发现建造过程中存在的问题，提出并制定对应的解决方案。
大数据技术及人工智能技术的应用提高了建筑物的智能化管理水平，基于以上智能技术的应用达到了智能建造的发展要求。
基于智能建造技术在我国各行各业中的发展优势，近年来为了缩小与发达国家之前在智能建造技术领域的差距同时为了推动智能建造技术在我国的发展，国家制定并出台了相关政策来积极引导与推动智能建造技术在我国的发展与应用。
人工智能在建筑施工中的应用路径研究
人工智能在建筑施工中的应用路径研究摘要：本论文旨在研究和探讨人工智能在建筑施工中的应用路径，重点关注智能规划和优化、自动化施工、机器视觉与传感技术、预测与模拟、智能监控与管理、建筑材料与设计优化、人工智能辅助决策和自适应控制系统等方面的应用。
通过文献综述和案例分析，本文总结了目前已取得的成果和面临的挑战，并对未来的发展方向提出展望。
关键词：人工智能；建筑施工；应用路径随着人工智能技术的迅猛发展，建筑施工行业也逐渐意识到其在提高效率、降低成本、增强安全和质量管理方面的潜力。
本文通过梳理相关研究，探讨人工智能在建筑施工中的应用路径，旨在为该领域的研究和应用提供参考和启示。
1.智能规划和优化智能规划和优化是一种利用人工智能（AI）和优化算法来改进各种复杂问题的方法。
在建筑领域，智能规划和优化是指利用人工智能技术来优化建筑施工过程中的各种方面，以实现更高效、更经济、更合理的规划和资源分配。
具体而言，智能规划与优化可以基于项目的约束条件和资源可用性，利用智能算法和优化技术制定最佳的施工进度计划。
这可以帮助项目管理团队在最短时间内完成项目，同时充分利用资源。
在施工过程中，不同的资源（人力、机械、材料等）需要合理调度，以避免资源的浪费和过度利用。
智能规划和优化可以帮助确定最佳资源分配策略，以实现高效的施工。
在建筑施工中，不同的工作任务需要按照合理的顺序进行，以确保施工的连贯性和高效性。
智能规划和优化可以分析工作流程，确定最优的任务顺序，减少等待时间和资源浪费。
智能规划和优化可以帮助预测项目中需要的材料数量和类型，从而避免材料的短缺或浪费。
这可以在保证施工进度的同时，降低成本。
利用智能规划和优化技术，可以在满足项目要求的前提下，寻找降低成本的方法。
这可以涉及不同的方面，如资源利用、进度控制等。
智能规划和优化可以通过分析不同方案的风险和不确定性，帮助项目管理团队选择最优的决策方案，以降低潜在风险。
案例研究：基于遗传算法的施工进度优化模型，能够在满足项目约束条件的前提下，找到最优的施工进度方案，实现了项目的快速交付。
基于信息技术的建筑工程智能化施工研究
基于信息技术的建筑工程智能化施工研究摘要：本文探讨了信息技术在建筑工程中的智能化应用。
虚拟设计和建模、自动化施工技术、智能监测系统和项目管理工具都已取得显著进展，使建筑工程更高效、准确和可持续。
案例研究表明信息技术的成功应用，如BIM在荷兰阿姆斯特丹机场的使用和自动化施工设备在中国上海中心大厦的应用。
尽管面临培训、安全和隐私等挑战，但信息技术的前景广阔，随着物联网、大数据和人工智能的发展，建筑工程领域将继续受益。
信息技术的应用将改善建筑工程的效率，减少成本，提高安全性，满足城市化和可持续发展需求，为未来的建筑工程带来更多可能性。
关键词：信息技术；建筑工程；智能化施工引言建筑工程是一项复杂的任务，需要精确的计划和协调各种资源。
传统的建筑工程施工过程通常需要大量的人力和时间，容易受到误差和延迟的影响。
然而，随着信息技术的迅速发展，建筑工程行业也迎来了巨大的变革。
信息技术的应用已经使建筑工程更加高效和智能化，从设计到施工再到管理，都有了显著的改进。
本文将探讨基于信息技术的建筑工程智能化施工的各个方面，包括虚拟设计和建模、自动化施工技术、智能监测系统以及项目管理和决策支持系统。
这些技术和工具的应用将使建筑工程更加高效、准确和可持续，有助于满足不断增长的城市化和可持续发展的需求。
一、虚拟设计和建模虚拟设计和建模是信息技术在建筑工程中的关键应用之一。
通过使用计算机辅助设计（CAD）软件和建筑信息建模（BIM）技术，建筑师和工程师可以在虚拟环境中创建和分析建筑设计。
这不仅可以提高设计的准确性，还可以加速设计过程。
BIM技术允许各个设计团队成员共享建筑信息模型，确保设计一致性和协调性。
这有助于降低施工过程中的问题和冲突，减少重新设计的需求。
此外，虚拟建模还可以用于模拟建筑的性能，如能源效率和材料使用，以支持可持续建筑实践。
二、自动化施工技术自动化施工技术的崭新应用在建筑工程领域带来了革命性的改变。
建筑机器人和自动化建筑设备的使用不仅提高了施工速度，还增强了工作准确性。