郭慶軍，賈 哲，郝倩雯 西安工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院

導(dǎo)語(yǔ)：

智能化建造是建筑業(yè)發(fā)展的重要方式，建筑業(yè)的快速發(fā)展要求建筑裝備不斷變革。本文通過(guò)分析建筑業(yè)發(fā)展的背景及需求，闡釋建筑裝備智能化發(fā)展的必要性，并介紹國(guó)內(nèi)外典型的路橋和房屋智能建筑裝備，總結(jié)影響智能建筑裝備發(fā)展的因素，為智能建筑裝備發(fā)展和建筑業(yè)綠色發(fā)展提出建議。

建筑業(yè)是最古老的行業(yè)之一，古代的建設(shè)者們創(chuàng)造出了諸如長(zhǎng)城、金字塔、趙州橋、衛(wèi)城等雄偉壯觀、經(jīng)久耐用的建筑。18世紀(jì)開始的工業(yè)革命帶動(dòng)了建筑業(yè)的快速發(fā)展，鋼筋、混凝土的產(chǎn)生促使建筑的規(guī)模、高度日益增大。然而，在過(guò)去的數(shù)千年建筑歷史中，建造過(guò)程并沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)變化，依然是以人工操作為主要方式，惟一變化是以電力或柴油驅(qū)動(dòng)裝置取代了人力。建筑業(yè)在向更大規(guī)模發(fā)展時(shí)，必將以更加智慧的方式進(jìn)行建造，而建筑裝備的智能化發(fā)展是實(shí)現(xiàn)智慧建造的重要方式。

智能建筑裝備已成為建筑業(yè)突破人力勞作的利器，智能化被納入世界諸多國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略中。在美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)（PCAST）2011年6月提交的《確保美國(guó)在先進(jìn)制造業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位》報(bào)告中，提出啟動(dòng)“先進(jìn)制造業(yè)振興計(jì)劃AMI”，振興美國(guó)在先進(jìn)制造業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位，即：美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略和美國(guó)GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。法國(guó)新工業(yè)、英國(guó)未來(lái)制造業(yè)預(yù)測(cè)、德國(guó)工業(yè)4.0和日本制造基礎(chǔ)技術(shù)振興基本法，都提出了以智能化和自動(dòng)化推動(dòng)制造業(yè)快速發(fā)展。中國(guó)以“中國(guó)制造2025”和“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃“組合拳”應(yīng)對(duì)德國(guó)工業(yè)4.0，并迎接新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

2017年7月國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出，到2030年我國(guó)人工智能在理論、技術(shù)與應(yīng)用方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平。2017年8月住建部發(fā)布的《住房城鄉(xiāng)建設(shè)科技創(chuàng)新“十三五”專項(xiàng)規(guī)劃》要求積極推動(dòng)智慧建造技術(shù)，發(fā)展施工機(jī)器人、智能施工裝備，開展建筑智能傳感等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。智能化裝備必將是未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

01 建筑裝備智能化發(fā)展的必要性

建筑業(yè)發(fā)展背景

建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著不可或缺的先導(dǎo)作用。建筑業(yè)總產(chǎn)值每年都在增長(zhǎng)（圖1），2007～2011年我國(guó)建筑業(yè)總產(chǎn)值年平均增速高達(dá)20%，之后增速大幅度下降；2016年建筑業(yè)總產(chǎn)值為19.36萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)7.1%，占國(guó)民生產(chǎn)總值的26%。建筑業(yè)面臨嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)，一方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩致使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益降低，另一方面建筑業(yè)總產(chǎn)值增速明顯下降。截至2015年，我國(guó)建筑業(yè)從業(yè)人員達(dá)5 000萬(wàn)，日本和美國(guó)建筑業(yè)從業(yè)人員約為500萬(wàn)，中國(guó)建筑工人平均產(chǎn)值與美國(guó)、日本對(duì)比相差近10倍。

近10年來(lái)，建筑企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況呈現(xiàn)出利潤(rùn)增長(zhǎng)、產(chǎn)值利潤(rùn)率下降的局面，建筑業(yè)產(chǎn)值利潤(rùn)率維持在3.5%上下；從中投顧問(wèn)發(fā)布的《2017～2021年中國(guó)建筑業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》可以看出，建筑類企業(yè)所簽訂的合同總額增速放緩，新簽合同額呈現(xiàn)出不增反降的趨勢(shì)。2015年，全國(guó)建筑類企業(yè)簽訂合同總額為338 001.42億元，比上年增長(zhǎng)4.49%，增速已連續(xù)5年下降。其中，2015年度建筑類企業(yè)新簽合同額為184 401.54億元，占簽訂合同總額的54.56%，比上年下降0.12%，增速同比上年降低5.71%。建筑業(yè)投資利潤(rùn)在近五年急速降低。

圖1 我國(guó)2007～2016年建筑業(yè)總產(chǎn)值

面臨發(fā)展速度放緩、人力成本產(chǎn)出投入比過(guò)高、企業(yè)利潤(rùn)率降低的現(xiàn)狀，建筑業(yè)對(duì)裝備的發(fā)展提出新的要求。企業(yè)必須打破傳統(tǒng)發(fā)展模式，以智能建筑裝備作為突破點(diǎn)，尋找新的利潤(rùn)點(diǎn)。

建筑業(yè)發(fā)展需求

（1）人力資源緊缺?！叭丝诩t利”的出現(xiàn)，致使勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，而建筑業(yè)正是其中之一。目前從事建筑業(yè)的勞動(dòng)力大多出生于1960～1970年代，占建筑行業(yè)整體勞動(dòng)力的60%。自2010年后，我國(guó)適齡勞動(dòng)人口占總?cè)丝诘谋戎匾恢碧幱谙陆档内厔?shì)。面臨老齡化速度的加快、勞動(dòng)力人口短期內(nèi)增加慢的情況，改變生產(chǎn)方式、提升施工效率是解決施工企業(yè)發(fā)展的主要途徑，智能建筑裝備會(huì)在其中發(fā)揮重要作用。

（2）施工安全。建筑業(yè)成為繼采礦業(yè)后的第二高危行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國(guó)共發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故634起，死亡735人。盡管建筑企業(yè)投入的安全文明施工費(fèi)占施工總成本的5%，但由于建筑施工“產(chǎn)品固定、人員流動(dòng)性大，作業(yè)環(huán)境惡劣、體力勞動(dòng)繁重，工藝變化大、規(guī)則性差”的特點(diǎn)造成安全事故高發(fā)，人員傷亡不可避免。發(fā)展智能裝備機(jī)械、減少使用人力資源不僅可以降低施工安全成本，而且可以降低施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）保證建筑質(zhì)量。建筑業(yè)與制造業(yè)同為生產(chǎn)行業(yè)，制造業(yè)使用工業(yè)機(jī)床進(jìn)行量化生產(chǎn)，并且有完善的質(zhì)量監(jiān)控、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；而建筑施工是一次性的項(xiàng)目活動(dòng)，多以手工操作為主，往往施工裝備簡(jiǎn)陋，施工質(zhì)量受人為因素影響較大。質(zhì)量檢測(cè)由監(jiān)理工程師掌握，沒(méi)有統(tǒng)一的量化標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生質(zhì)量事故后社會(huì)影響大。利用智能建筑裝備，可減少人為因素的影響，統(tǒng)一施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn)。

（4）建筑難度。目前全球最高建筑為828 m的迪拜哈利法塔，哈利法塔的基礎(chǔ)樁身達(dá)到110 m、混凝土泵送高度超過(guò)600 m。建筑高度的增加使得施工難度變大，基坑深度、混凝土泵送高度和爬模高度的增加對(duì)建筑裝備提出更高的要求。并且隨著設(shè)計(jì)形狀、材料和工藝的變化，建筑裝備需要不斷適應(yīng)建筑施工的需求。

面對(duì)上述建筑業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展需求，智能建筑裝備的發(fā)展可以同時(shí)滿足成本、質(zhì)量、安全的要求，弱化人為因素的影響，使建筑業(yè)走向工業(yè)化道路，實(shí)現(xiàn)建筑標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式。

02 智能化建筑裝備發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

智能建筑裝備的研發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代，1978年日本研制出世界第一臺(tái)建筑機(jī)器人，經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，國(guó)外智能裝備研發(fā)技術(shù)日趨成熟、種類繁多。較為典型的智能建筑裝備可分為兩大類：路橋建筑裝備和房屋建筑裝備。在路橋建筑方面，智能化裝備主要分為壓實(shí)、攤鋪、挖掘和檢測(cè)等；房屋建筑方面，智能建筑裝備主要應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土的砌筑和拆遷等作業(yè)。

道路建筑裝備

智能壓實(shí)（Intelligent Compaction，簡(jiǎn)稱IC）指的是使用配備場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)與反饋控制功能的振動(dòng)壓路機(jī)，對(duì)土壤、骨料基層或者瀝青路面材料等進(jìn)行的壓實(shí)?？梢詫?shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示彩色編碼的壓路機(jī)位置、碾壓次數(shù)、壓路機(jī)速度、振動(dòng)輪的振幅和振動(dòng)頻率。一些系統(tǒng)還裝備振動(dòng)儀器、紅外溫度傳感器與自動(dòng)反饋控制器。壓路機(jī)上搭載的文件系統(tǒng)，也能用相應(yīng)的彩色編碼實(shí)時(shí)顯示剛度與路面溫度等信息。

在智能壓實(shí)領(lǐng)域，最早的研究起始于1974年，Heinz博士通過(guò)在壓實(shí)機(jī)械上安置加速度傳感器來(lái)檢測(cè)土石料的壓實(shí)狀態(tài)。智能壓實(shí)是利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)與反饋控制系統(tǒng)，對(duì)鋪設(shè)路面的基層、墊層、面層等材料進(jìn)行壓實(shí)。通過(guò)集成測(cè)量、文檔記錄、控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與糾正。德國(guó)寶馬格公司Variomatic智能壓實(shí)系統(tǒng)可以視地層剛度的不同進(jìn)行瀝青路面定向振動(dòng)壓實(shí)。國(guó)外工程機(jī)械企業(yè)對(duì)智能壓實(shí)裝備的應(yīng)用已趨近成熟（表1），智能壓實(shí)能夠充分解決局部壓實(shí)密度、穩(wěn)定度與強(qiáng)度不合理的問(wèn)題。

2004～2015年，美國(guó)共在177個(gè)項(xiàng)目中使用了IC技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)備，2016年有55個(gè)IC項(xiàng)目被各州、縣列入計(jì)劃。中國(guó)近年來(lái)先后推出了中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》，《公路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)技術(shù)條件》、《公路瀝青路面智能壓實(shí)系統(tǒng)技術(shù)要求》。國(guó)內(nèi)IC壓實(shí)在道路建筑中得到了快速推廣和應(yīng)用，對(duì)保障道路建設(shè)質(zhì)量起到了積極良好的作用。

攤鋪機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要為四個(gè)方面：CAN總線、自動(dòng)找平、行走控制技術(shù)與GPS定位。國(guó)外企業(yè)自20世紀(jì)80年代開始在攤鋪機(jī)上采用數(shù)字式調(diào)平、行走控制技術(shù)，裝載電子傳感器，實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)的無(wú)人操作及故障智能診斷功能。國(guó)外智能攤鋪機(jī)的代表產(chǎn)品有戴納派克F181CS、福格勒2500等。

挖掘機(jī)的智能化發(fā)展目前集中于操作方式的改變，通過(guò)引進(jìn)遙控技術(shù)和無(wú)人駕駛技術(shù)，減小或消除作業(yè)人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。悉尼大學(xué)是最早研究智能挖掘機(jī)的機(jī)構(gòu)之一，通過(guò)分析挖掘機(jī)鏟斗運(yùn)動(dòng)所需的相互作用力和作業(yè)環(huán)境接觸面的指標(biāo)，使用特定的控制程序進(jìn)行接觸力的調(diào)節(jié)，使鏟斗在指定工作范圍內(nèi)正常運(yùn)行（圖2①）。

檢查和維護(hù)民用基礎(chǔ)設(shè)施是另一項(xiàng)重要的研究活動(dòng)。對(duì)建筑框架、復(fù)雜屋頂、離岸平臺(tái)、橋梁等的檢測(cè)，是一個(gè)廣泛而有價(jià)值的工作領(lǐng)域。ROMA系列的攀登智能機(jī)器人（圖2②）能夠在復(fù)雜的3D環(huán)境中行駛，利用激光遙測(cè)儀和彩色攝像機(jī)執(zhí)行多項(xiàng)檢測(cè)傳感任務(wù)，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶笈_(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。攀爬機(jī)器人研制的關(guān)鍵問(wèn)題是抓握方法的研究，目前有抓爪、電磁鐵、吸盤等方法。

表1 國(guó)外智能壓實(shí)裝備

房屋建筑裝備

鋼結(jié)構(gòu)建筑物通過(guò)焊接進(jìn)行搭建，主要焊接方式是柱對(duì)柱焊接和柱對(duì)梁焊接。日本W(wǎng)R移動(dòng)式機(jī)器人（圖2③）可以執(zhí)行各類型的柱對(duì)柱焊接，能夠應(yīng)用于圓形、方形、H型和箱形截面構(gòu)件的焊接，鋼板厚度可達(dá)100 mm；對(duì)于柱對(duì)梁焊接，則可以通過(guò)搭建臨時(shí)平臺(tái)進(jìn)行鋼材的焊接和運(yùn)輸。

圖2 道路建筑及鋼結(jié)構(gòu)建筑智能裝備

混凝土機(jī)械裝備的研究以日本的產(chǎn)品為代表，通過(guò)移動(dòng)操縱器執(zhí)行預(yù)制混凝土構(gòu)件的吊裝和混凝土攤鋪、抹面等功能。鹿島建設(shè)公司的“強(qiáng)力手”機(jī)器人可以提起建筑中的大體積材料，例如混凝土墻等。竹中建設(shè)公司的SurfRob攤鋪裝備（圖3①）和鹿島建設(shè)公司的混凝土抹面機(jī)（圖3②），已經(jīng)開始在日本的建筑工地上使用，能夠釋放大量的勞動(dòng)力。

砌筑工藝方面也已開展了大量的研究工作。歐盟項(xiàng)目ROCCO開發(fā)了一個(gè)大型、高荷載液壓自由度機(jī)器人進(jìn)行砌筑工作，砌筑高度可達(dá)到10 m，負(fù)重達(dá)到500 km。該砌筑機(jī)器人在頂部配備自動(dòng)跟蹤激光遙測(cè)儀，通過(guò)讀入預(yù)置程序獲得初始砌筑位置信息和砌筑順序。2015年美國(guó)Construction Robotics公司研制出SAM100新型砌筑裝備（圖3③），SAM采用算法、傳感器和激光，能夠以毫秒響應(yīng)實(shí)時(shí)校正在手臂上引起的移動(dòng)，從而確定磚塊的位置。

關(guān)于拆遷裝備，瑞典Umea大學(xué)提出ERO機(jī)器人系統(tǒng)（圖3④），它可以如同用橡皮擦掉鉛筆筆跡一樣“擦除”掉混凝土結(jié)構(gòu)，可以讓整個(gè)拆遷過(guò)程更加環(huán)保。ERO機(jī)器人利用自身高壓水槍噴向混凝土結(jié)構(gòu)，使混凝土結(jié)構(gòu)在高壓下產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而使混凝土結(jié)構(gòu)中的水泥與鋼筋分離開來(lái)，擊碎并收集混凝土塊，達(dá)到拆除目的。ERO機(jī)器人可以回收打包砂石和水泥，使得拆除后的材料可以進(jìn)行再利用。

圖6～9 房屋建筑砌筑及拆遷智能裝備

國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)在智能裝備領(lǐng)域的研究起步較晚，并且主要集中于制造業(yè)領(lǐng)域，對(duì)于智能建筑裝備的關(guān)注不足。目前只有少數(shù)大學(xué)、研究所和大型機(jī)械設(shè)備企業(yè)在開展相關(guān)研發(fā)項(xiàng)目，并且面向建筑施工的成果較少。我國(guó)智能建筑裝備的研究集中在路橋建筑方面，例如壓路機(jī)、攤鋪機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)以及起重機(jī)等，研發(fā)出一批具備復(fù)合功能、遙控操作或無(wú)人駕駛機(jī)械，能夠滿足施工、搶險(xiǎn)、軍用和其他工程領(lǐng)域，有效減少人力資源使用，確保人員安全；此外也在房屋建筑方面研發(fā)出裝飾機(jī)器人和焊接機(jī)器人等智能裝備。

道路建筑裝備

在智能壓實(shí)方面，徐工研制的YZC12A型雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，是基于“九·五計(jì)劃施工機(jī)械一條龍項(xiàng)目”的產(chǎn)品。該產(chǎn)品創(chuàng)新性地開發(fā)了十擋振幅、振動(dòng)軸旋向智能控制、智能灑水與振動(dòng)控制等新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，安裝進(jìn)口壓實(shí)度在線檢測(cè)及輸出系統(tǒng)。我國(guó)第一臺(tái)智能壓實(shí)裝備，也是我國(guó)首臺(tái)智能建筑裝備，是國(guó)防科技大學(xué)于2000年研制的無(wú)人駕駛振動(dòng)壓路機(jī)，該產(chǎn)品進(jìn)行了多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，如無(wú)人駕駛、智能控制與適應(yīng)能力等。無(wú)人駕駛壓路機(jī)能夠根據(jù)施工地面的情況改變振動(dòng)速率，自主完成點(diǎn)火、起步、變速、轉(zhuǎn)向、倒車、停車等

操作，可根據(jù)不同的施工路況調(diào)整壓實(shí)參數(shù)，保證工程質(zhì)量與施工效率。

西安依恩馳（ENH）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司依托自有的《公路數(shù)字化施工解決方案》、《大壩數(shù)字化施工解決方案》、《機(jī)場(chǎng)數(shù)字化施工解決方案》、《鐵路智能壓實(shí)解決方案》成熟技術(shù)，通過(guò)RDC遠(yuǎn)程設(shè)備調(diào)試平臺(tái)、自主創(chuàng)新的高精度北斗/GPS定位系統(tǒng)，基于CMV的壓實(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)創(chuàng)造出智能化全過(guò)程施工方案，已成功應(yīng)用于公路、水電站、機(jī)場(chǎng)、高鐵等國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域，數(shù)字化施工如圖4所示。

圖4 公路數(shù)字化施工示意

國(guó)內(nèi)智能攤鋪機(jī)在電子監(jiān)控與故障檢測(cè)方面的技術(shù)研究雖然起步較晚，但發(fā)展很快。2007年后，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛投入大量資金籌建一流的國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室，以國(guó)際品牌產(chǎn)品為標(biāo)桿，同時(shí)與國(guó)內(nèi)的具有行業(yè)優(yōu)勢(shì)和科研積累的高校合作，全面提升攤鋪機(jī)與壓路機(jī)技術(shù)水平與智能化，近年來(lái)有作業(yè)的安全性，保證了員工的身心健康。了長(zhǎng)足的進(jìn)步，如徐工、三一等企業(yè)的攤鋪機(jī)、壓路機(jī)與國(guó)外水平保持同步，質(zhì)量與可靠性大幅提升，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了普遍應(yīng)用。

智能挖掘機(jī)在國(guó)內(nèi)研發(fā)進(jìn)度較快，并且在裝備智能化提升的同時(shí)，注重產(chǎn)品的綠色和安全保障。徐工在2012年上海國(guó)際工程機(jī)械展上展出的無(wú)線遙控型ET110步履式挖掘機(jī)（圖5），對(duì)所有操作動(dòng)作和基礎(chǔ)電氣功能進(jìn)行遙控操作改進(jìn)，并且根據(jù)具體工程需要保留人工駕駛功能。ET110采用輪式行駛與步履運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的復(fù)合型底盤，既可全輪驅(qū)動(dòng)，亦可步履行進(jìn)，適用于各種復(fù)雜地形條件下的工程施工與搶險(xiǎn)工作，也能夠在市政工程、巖土工程等一般裝備不能使用的工程中作業(yè)，可以通過(guò)變換不同的部件，快速實(shí)現(xiàn)挖掘、起重、破碎、鉆孔等多種作業(yè)功能的交替。

2015年北京國(guó)際工程機(jī)械展上廈工展出了XG822i無(wú)人駕駛挖掘機(jī)（圖6）和XG958i無(wú)人駕駛裝載機(jī)，兩款裝備可通過(guò)自學(xué)習(xí)和智能記憶再現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)作業(yè)；具備自動(dòng)怠速、工況適應(yīng)自調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能10%以上；利用“互聯(lián)網(wǎng)+”功能，能夠?qū)ρb備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度、維修和升級(jí)，裝備擁有自檢與遠(yuǎn)程協(xié)助檢測(cè)等多重檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)安全舒適的精準(zhǔn)操控方式。

山推展出的DE17R無(wú)人駕駛推土機(jī)（圖7），無(wú)線遙控距離達(dá)到1 km。裝備配置兩種智能系統(tǒng)——電控靜壓驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)和智能匹配系統(tǒng)，能根據(jù)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)整性能，實(shí)現(xiàn)裝備的節(jié)能與高效?？蓱?yīng)用于建筑拆除、垃圾填埋、搶險(xiǎn)救援、軍事排雷、核能、水泥以及冶金生產(chǎn)等危險(xiǎn)、惡劣、高溫的工作環(huán)境。DE17R在上海老港垃圾填埋場(chǎng)使用過(guò)程中克服潮濕、惡臭等惡劣的作業(yè)環(huán)境，提升了垃圾填埋

圖5 ET110步履式挖掘機(jī)

圖6 XG822i無(wú)人駕駛挖掘機(jī)

圖7 DE17R無(wú)人駕駛推土機(jī)

徐工推出的G1系列起重機(jī)（圖8）是全球首款運(yùn)用三維吊裝方案智能規(guī)劃系統(tǒng)的起吊機(jī)械。只需向顯示器輸入吊裝重量、起始終止的幅度和高度信息，系統(tǒng)將自動(dòng)推薦可行性工況，降低人為失誤風(fēng)險(xiǎn)；運(yùn)用智能臂架技術(shù)，節(jié)省作業(yè)時(shí)間40%以上，令吊裝更安全。該裝備突破50 t級(jí)起重機(jī)5節(jié)伸縮臂的限制，將伸縮臂延長(zhǎng)至6節(jié)，最大高度拓展至50 m；同時(shí)采用雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行駛技術(shù)，輸出扭矩較傳統(tǒng)雙動(dòng)力提升3倍，爬坡能力提升30%。

圖8 徐工G1起重機(jī)

房屋建筑裝備

2011年，河北工業(yè)大學(xué)與河北建工集團(tuán)依托863計(jì)劃研制的C-ROBOT機(jī)器人是我國(guó)第一套建筑板材安裝智能裝備（圖9），經(jīng)過(guò)不斷的改良，該產(chǎn)品已更新至第四代。C-ROBOT由板材輔助搬運(yùn)機(jī)械臂、移動(dòng)裝置以及6自由度串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)板材安裝操作機(jī)械臂組成。機(jī)器人在安裝作業(yè)中采用結(jié)構(gòu)光視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)已安裝板材與待安裝板材之間的位置關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，利用動(dòng)態(tài)視覺(jué)伺服導(dǎo)引操作機(jī)械手完成安裝。同時(shí)為防止機(jī)器碰撞、提高板材位置檢測(cè)和機(jī)械臂定位的準(zhǔn)確度，加強(qiáng)機(jī)器的安全性能，C-ROBOT還配備超聲波、激光測(cè)距、雙軸傾角等多種傳感裝置。

由唐山開元機(jī)器人公司研發(fā)的MICROBO是一款便攜式、全自動(dòng)焊接裝備（圖10），具有易搬運(yùn)、易安裝、易操作和應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。MICROBO配備焊絲接觸智能感應(yīng)裝置，能準(zhǔn)確獲取焊接構(gòu)件的板材厚度、坡口角度、根部間隙、焊縫長(zhǎng)度、位置偏差量等信息，有效解決平焊、橫焊、立焊三種焊接方式的10余種坡口形式焊縫，機(jī)身自帶芯片能自動(dòng)獲取最合適的電流電壓、焊接速度、焊接時(shí)間、擺幅、層數(shù)等焊接參數(shù)，最終完成多層多道焊接。

03 我國(guó)智能建筑裝備發(fā)展的思考

（1）以國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展為指引。智能裝備的發(fā)展是提高我國(guó)先進(jìn)制造能力和促進(jìn)制造業(yè)快速發(fā)展的迫切要求。對(duì)于建筑業(yè)來(lái)說(shuō)，建筑智能裝備的發(fā)展顯得尤為重要。伴隨“十三五規(guī)劃”、“中國(guó)制造2025”和“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)各行業(yè)迎來(lái)高速發(fā)展，“一帶一路”沿線國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)將為國(guó)內(nèi)建筑類各行業(yè)發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇，建筑裝備制造企業(yè)應(yīng)把握歷史機(jī)遇，以國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展為指引，提升產(chǎn)品智能水平，增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

（2）以市場(chǎng)需求為依托。工程機(jī)械行業(yè)的智能化發(fā)展是國(guó)家發(fā)展的迫切要求，也是社會(huì)和市場(chǎng)的內(nèi)在需求?！?017年中國(guó)自動(dòng)化及智能制造市場(chǎng)白皮書》對(duì)中國(guó)智能制造市場(chǎng)趨勢(shì)做出了全面解讀，將智能裝備、工業(yè)互聯(lián)等關(guān)鍵詞作為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。對(duì)于建筑業(yè)來(lái)說(shuō)，建筑智能裝備的發(fā)展更應(yīng)充分考慮市場(chǎng)需求，以市場(chǎng)需求為依托，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展大勢(shì)，推進(jìn)建筑智能裝備的發(fā)展。

（3）以基礎(chǔ)研究為支撐。人機(jī)理解與協(xié)作、環(huán)境與工況自主適應(yīng)，是建筑智能裝備前沿探索的核心方向，也是實(shí)現(xiàn)建筑裝備智能化的基礎(chǔ)，必須在自主協(xié)同、人機(jī)交互等方面做好基礎(chǔ)研究。我國(guó)建筑智能裝備質(zhì)量良莠不齊，與國(guó)外先進(jìn)裝備存在差距，應(yīng)對(duì)裝備制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究和制定，同時(shí)加強(qiáng)術(shù)語(yǔ)和通用技術(shù)要求等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的探索，來(lái)規(guī)范和指導(dǎo)建筑智能裝備的研發(fā)工作，以智能產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)框架為指引，以基礎(chǔ)研究為支撐，推進(jìn)建筑裝備智能化的發(fā)展。

圖9 C-ROBOT-I板材安裝機(jī)

（4）以產(chǎn)品研發(fā)為核心。智能產(chǎn)品的研發(fā)始終是智能化發(fā)展的核心，我國(guó)智能化發(fā)展正在經(jīng)歷高速發(fā)展時(shí)期。目前智能裝備在制造業(yè)等其他領(lǐng)域成果豐富，但功能較為單一，不符合建筑業(yè)的生產(chǎn)方式，智能化建筑裝備應(yīng)充分利用已有智能裝備，通過(guò)多領(lǐng)域交叉學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)功能整合，滿足建筑業(yè)生產(chǎn)要求并促進(jìn)新裝備的研發(fā)。人工智能的深度融合與智能產(chǎn)品的研發(fā)探索才剛起步，應(yīng)把握人工智能深度融合對(duì)建筑智能產(chǎn)品研發(fā)的重要性，強(qiáng)化人工智能技術(shù)在建筑智能裝備研發(fā)中的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)深度融合，加快促進(jìn)建筑智能裝備產(chǎn)品研發(fā)。

圖10 MICROBO焊接機(jī)

04 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)的建筑規(guī)模將發(fā)生深刻變化，隨之帶來(lái)的是生產(chǎn)方式的變化，而建筑裝備的智能化發(fā)展對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)變得至關(guān)重要。所有利益方都必須正視我國(guó)建筑裝備發(fā)展所存在的問(wèn)題，將智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)和服務(wù)業(yè)、信息業(yè)之間的產(chǎn)業(yè)融合，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。從技術(shù)和施工需求兩方面理解建筑裝備智能化發(fā)展的內(nèi)涵，構(gòu)建合理、系統(tǒng)的發(fā)展體系，確保智能化發(fā)展順利進(jìn)行，從而加快我國(guó)智能化發(fā)展進(jìn)程。