原标题：住建部发布 | 智能建造典型案例（二十八）建筑机器人在广东省佛山市凤桐花园项目的应用

小编语：近日住建部发布了智能建造新技术新产品创新服务典型案例，为推广智能建造可复制经验做法，我们将陆续对其中涉及到施工安全的案例进行推送，敬请关注

住房和城乡建设部办公厅关于发布

智能建造新技术新产品创新服务

典型案例（第一批）的通知

各省、自治区住房和城乡建设厅，直辖市住房和城乡建设（管）委，北京市规划和自然资源委，新疆生产建设兵团住房和城乡建设局：

按照《住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》（建市〔2020〕60号）要求，为总结推广智能建造可复制经验做法，指导各地住房和城乡建设主管部门和企业全面了解、科学选用智能建造技术和产品，经企业申报、地方推荐、专家评审，确定124个案例为第一批智能建造新技术新产品创新服务典型案例（案例集可在住房和城乡建设部门户网站上查询）。现予以发布，请结合实际学习借鉴。

住房和城乡建设部办公厅

2021年11月22日

（此件主动公开）

建筑机器人在广东省佛山市凤桐花园项目的应用广东博智林机器人有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

广东省佛山市凤桐花园项目应用了广东博智林机器人有限公司（以下简称“博智林”）研发的多款建筑机器人，探索了建筑机器人在主体结构、二次结构、室内装修、室外工程等环节的工程实践。通过采用基于BIM技术的施工策划、智慧工地管控系统及自动计划排程系统，项目较好发挥了机器人施工效率高、工序配合更紧密等高效作业优势，在提高施工效率、减少用工、减少环境污染等方面取得了一定成效。

（二）单位简介

广东博智林机器人有限公司成立于2018年7月，聚焦建筑机器人、智能工程设备以及新型建筑工业化产品的研发、生产与应用。公司现有在研建筑机器人近50款，30多款投放工地测试应用，18款投入商业化应用，4款产品进入租售环节。截至2021年10月，公司已有效申请专利3281件，获授权1431件。

二、案例应用场景及技术产品特点

（一）产品方案要点

博智林的建筑机器人主要由运动底盘、工艺上装机构、定位导航、动力驱动、调度及控制单元五大部分组成，综合运用多种不同类型的执行机构、融合了多种定位导航及避障技术、不同的网络通讯方式和不同的动力源等，以适应不同的施工工艺和场景环境，寻求高效、低成本、高柔性度之间的最佳平衡。

建筑机器人的研发是多学科、跨行业的融合与挑战；多机器人的联合作业又是更高维度的集成和运用，不仅仅对建筑机器人本体的标准化、可靠性提出了要求，对施工环境、物流通道、物资配给、辅助装置等也提出了新的要求和挑战。所以，建筑机器人的研发不仅仅只是研发一款工具，而是一个大系统的研发。

（二）关键技术难点及创新点

通过自研的移动底盘、定位导航技术、BROS操作系统、各种工艺上装机构、关键的核心部件和传感器部件等，初步解决了目前工业部件直接组装所面临的底盘稳定性差、导航定位精度低、环境适应性低、运动部件可靠性低及关键技术参数无法达标等问题。

项目团队通过深入研究材料特性、工艺参数、环境因素及人体施工模型，运用AI及其他先进的检验、测试手段，较为完整的复刻了施工工艺的数字化，进而转化为机器人施工工艺程序和工艺参数。通过参数匹配和自主学习，自主优化作业路径和作业过程参数，达到最佳的施工质量。

这些共性的创新技术包含但不限于激光及视觉定位导航技术、自扫图、自建图和自我路径规划、建筑数字虚拟仿真系统、建筑环境下自适应底盘技术、多机器人调度系统、卫星/惯性组合导航、基于视觉及超声波的自动避障和绕障技术、视觉处理共享内存技术、分布式实时机器人系统。

（三）产品特点

项目应用BIM技术，前期进行整体策划部署，建筑机器人科学工序排布，多系统、多维度、多线条穿插作业。在BIM地图引导下可实现自动施工作业、转场和回库维护等功能，使整个机器人“施工队伍”劳动力高效投入，有效减少项目的工期空档和资源消耗，展现工业化和数字化时代的新型施工工地。

图1 建筑机器人产品

1.混凝土施工类机器人

智能随动布料机结合整平机器人实现完全无人化布料整平作业；整平机器人、抹平及抹光机器人的组合使用，借助激光水平仪作为高精度标高体系，实现混凝土成型面的高质量要求，稍加打磨修整即可达到高精度地面要求，直接进行地砖薄贴和木地板铺设。

2.混凝土修整类机器人

解决了过程作业中劳动强度大、粉尘和噪音污染严重等问题，效率是人工作业的2倍以上，粉尘量降低10倍以上、噪音降低10dB左右，打磨效果一致性好，墙体极差与人工打磨比有明显改善。

图2 混凝土修整类产品的人机对比及机器人施工效果

3.墙面装修类机器人

根据规划路径可实现自动行驶，自动完成喷涂作业。与传统人工施工相比，机器人能长时间连续作业，从而提高作业效率，降低施工成本，同时极大减少了作业过程中有害粉尘和挥发物对人体的伤害。

4.外墙施工类机器人

用于建筑外墙装饰工程施工，通过代替人工施工，大大提高了施工效率，提高涂装质量，降低了高空作业风险。

5.地坪施工类机器人

可结合设计要求选择不同的地库地面地坪工艺，具有质量优、效率高的特点，可实现的工艺除原浆收光外，也可实现金刚砂耐磨地面，密封固化剂地坪以及地坪漆涂敷地坪等。机器人自带吸尘系统，很大程度减少了施工过程环境

（四）应用场景

除了传统的住宅建筑外，还可以应用于大型工厂、交通枢纽工程、大型体育场馆和商业建筑等场景。

三、案例实施情况

（一）案例基本情况

项目位于广东省佛山市顺德机器人谷，总用地面积41966㎡，总建筑面积137617㎡，共8栋17-32F高层建筑，最大建筑高度98.35m，分两期建设，其中住宅面积104196㎡，商业面积5000㎡。目前项目已进入主体结构施工阶段，工程进展顺利。

图3 凤桐花园项目

（二）应用过程

1.设计阶段

为更好的发挥建筑机器人的优势，前期与设计院深度协同，机器人产品参数数据同步，在结构设计的预留预埋、高精度地面的标高体系变更、荷载校核、通过性审核、降板优化等方面的工作，提高了机器人施工效率和覆盖率。项目从设计阶段就启用BIM正向设计，投标阶段就导入机器人施工的一些特殊要求，为机器人导航系统提供BIM模型信息，并做了适配性的设计优化。

2.施工阶段

产品应用团队完成了建筑机器人从个体试验到成规模、成体系穿插作业的验证。相较于传统的施工流程，建筑机器人需要做好适配的施工策划、智慧工地管控系统及自动计划排程系统的导入，更好的发挥机器人施工效率高、工序配合更紧密等高效作业优势。

（1）混凝土施工类机器人

作业流程如下图所示，需要完成前置工作条件的验收（包括钢筋绑扎质量、预埋件、降板高度、清洗水源、网络信号、塔吊吊装能力、混凝土塌落度、环境条件包括辐射强度温度和湿度等），然后进行施工相关机器人的吊装、安装调试准备，安装布料机、激光发射器、适配尺寸的振捣板、标高标定、创建作业范围及起始位置、机器人开始作业（布料、整平、抹平/抹光）、机器人及时清洗、退场入库。

图4 混凝土施工类机器人作业流程图

各环节工序之间，需借助相关工具或仪器，掌握机器人入场时机，以便达到最佳的作业效果。作业完毕后，机器人需及时清理作业时粘接的混凝土，避免对机器人后续作业造成影响。具体项目可以选配不同尺寸的布料机、整平抹平的作业模组，以提升作业效率。

（2）混凝土修整类机器人

螺杆洞封堵机器人封堵孔洞约21115个，综合效率为102个/h，约为人工作业效率的2倍。作业前对前置条件、作业区域和导航原点进行确认，装载物料进场作业，完成后通过质量验收，清理场地并退出，产品可实现自动和手动作业模式的切换，具有较高的灵活度。

也可结合测量机器人，自动完成建筑施工点、建筑缺陷扫描，利用多机器人调度系统，实现一人多机操作，依据作业条件及工序不同，可匹配一人三机（螺杆洞封堵、内墙面打磨和天花打磨机器人）联动作业。

图5 混凝土修整类机器人作业现场

（3）墙面装修类机器人

墙面装修类机器人主要有腻子涂敷和打磨机器人、室内喷涂机器人和墙纸铺贴机器人，涂料工艺和传统人工大致相同（如图6所示），部分基层目前需要人工进行处理，由机器人完成腻子涂敷打磨、1底2面的涂漆工艺，大面积采取机器人喷涂作业、小面积采取人工涂刷或者辊涂作业。

图6 墙面装修类机器人作业流程1

腻子涂敷机器人目前单遍涂敷综合工效62㎡/h，单机24小时可施工650~750㎡，喷涂作业净功效约为150㎡/h，作业覆盖率超94.5%，并可实现单机3班24小时施工2200~3200㎡，其典型作业流程如图7。

图7 墙面装修类机器人作业流程2

墙纸铺贴工效25.8㎡/小时，为传统人工的3.5倍。一般户型覆盖率可以达到60%以上，部分可以做到80%以上。

（4）外墙施工类机器人

项目塔吊拆除前，可以选择卷扬式外墙喷涂机器人作业。作业前需对喷涂区域的门窗、护栏等区域做保护处理，根据外墙设计作业路径并启动作业，作业质量验收合格后完成机器人清洗并退场。具体作业流程如图8所示：

图8 外墙施工类机器人作业流程

施工前需要对作业面进行划分如图9，规划作业路径如图10所示。

图9 作业面划分

图10 施工流水示意图

（5）地坪施工类机器人

主要有地坪研磨机器人、地坪漆涂敷机器人和地库车位划线机器人，可完成密封固化剂地坪、金刚砂地坪和环氧地坪漆地坪施工作业。

地坪研磨机器人是目前采取市电供电的两款产品之一，作业前需要对地面进行裸露钢筋的排查和供电条件的准备。机器人作业具备自动路径规划和导航、自主避障、自动收放线、自动吸尘和监控集尘重量等功能，真正做到高效、环保施工，极大的降低了对作业人员的职业伤害。作业流程如图11。

图11 地坪施工类机器人作业流程

地坪漆涂敷机器人解决的是VOC危害人体健康这一痛点。传统作业模式下，项目交付使用前地下车库未开启通风，油漆施工积累的VOC很长时间都难以消散掉，即便工人佩戴了防护面罩还是会受到不同程度的有害物质的伤害，而无人化作业的机器人就可以彻底解决这一问题。博智林所研发的这款产品其效率是人工施工的3倍以上，具有极高的经济效益。两者工作对比如图12所示。

图12 地坪施工类人/机作业流程对比

地坪漆涂敷的各涂层施工的时间间隔大于8小时。作业前需要对前置工作面进行核查和处理。依据不同的工艺选择备料，添加涂料后下发作业路径、启动作业，作业完毕后对机器进行清洗，在固化之前对管路进行清理。经对比，机器人底漆用料比人工节省28%；效率约为人工的2倍。具体操作流程如图13。

图13 地坪施工类机器人作业流程2

地库车位划线机器人可以完成单车位、双车位、三车位、子母车位、车道线和车中线的喷涂作业。在项目中自动作业覆盖率98.33%，车位工效10.5个/小时。

四、应用成效

博智林目前在凤桐花园成规模商用的机器人有18款，总计投入工地试用的机器人达46款。这些产品的整体应用情况如表1所示，具体的应用效果按具体的施工工序进行介绍。

在凤桐花园项目中使用的机器人情况 表1

1.作业场景图片展示

图14 机器人施工现场

2.作业效果对比展示

（1）混凝土施工产品组合

施工面积：智能布料机完成63955㎡，整平机器人完成249337㎡，抹平机器人完成27904㎡，地库抹光机器人完成9040㎡，作业效果如图15。

图15 混凝土施工机器人施工情况

（2）混凝土修整产品组合

螺杆洞封堵机器人完成101040个螺杆洞封堵，混凝土天花打磨机器人完成110971㎡，混凝土内墙面打磨机器人完成42477㎡，作业效果如图16。

图16 混凝土修整机器人施工情况

（3）墙面施工类产品组合

室内喷涂机器人作业面积超25万㎡，腻子涂敷打磨机器人完成13万㎡，地下车库喷涂机器人完成6.6万㎡，墙纸铺贴机器人完成超1.2万㎡，作业效果如图17-19。

图17 地下车库喷涂机器人作业效果

图18 室内喷涂机器人作业效果

图19 墙纸铺贴机器人作业效果

（4）外墙施工类产品组合

外墙施工类产品目前可作业于山墙面、窗洞口、异形面和保温板面。作业场景图如图20所示，目前施工面积达32459㎡。

图20 外墙施工类作业场景

具体施工效果图如下图所示。

图21 外墙施工类产品的施工效果

（5）地坪施工产品组合

目前地坪研磨施工面积23186.3㎡，地坪漆施工面积超4000㎡。地下车库划线机器人施工长度超1200m。三款产品已完工项目13个，施工中项目19个，综合效果如图22-23所示。

图22 传统施工的扬尘情况与研磨机器人作业场景

图23 地坪漆涂敷机器人作业对比

执笔人：

广东博智林机器人公司（曹敬、王磊）

审核专家：

袁烽（同济大学，建筑与城市规划学院副院长、教授）

宋晓刚（中国机械工业联合会，执行副会长、教授级高级工程师）

2020年3月建筑机器人--技术、工艺与方法

定价：160 元 折扣价：155元 出版时间：2020.3

中国建筑工业出版社

作为建筑智能建造的核心环节，建筑机器人建造技术向远高于平均值的制造业生产力水平学习，将航天与汽车工业的先进制造技术运用于建筑产业。作为一种多自由度、高精度、高效率的数字化设计与建造工具，一方面，建筑机器人超越了传统工艺的加工局限，可以更高效完成大批量建筑构件的定制加工生产；另一方面，机器人能够突破臂展和负重的限制，突破人工作业所无法达到的极限值，从而完成大型或复杂的多尺度、多功能的建造任务。建筑机器人在解放大量生产力的同时大大强化了工程建设质量。通过研发建筑机器人智能建造装备及创新工艺，应对建筑预制建造与现场施工过程中的粗放式生产问题，建筑机器人逐渐成为实现建筑产业绿色、高效、定制化发展的必然选择。

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