摘要：近年来，随着科技的快速发展，智能机器人的应用也越来越多，技术发展也越来越先进。智能机器人具有高精度、自动化、全天候、高效率等特点，在危险环境中应用更广泛。随着市政建设发展加速、大型基础设施建设、精密安装工程的快速发展，建筑施工市场迅速扩大，智能机器人的应用是有必要的。本文以工程为载体，通过研发并制作智能自动检测机器人1台，来解决现场施工存在的问题，在建筑施工中具有重大的实际应用意义。
关键词：建筑行业；智能机器人；自动检测；应用研究。
一、建筑行业智能机器人背景
建筑施工机器人的市场需求是由多种因素所影响的。首先，2020年建筑业总产值26.39万亿，中国的经济体量大；其次，2021建筑业从业人数 5536.9 万，建筑需求人工量大。其中，年轻人占比例小，80 后和 90 后各占比 24.4%和18%，60 后和 70 后分别占比 29.8%和 33.1%，建筑市场用工形势越来越紧张，人员紧缺、年龄断层现象越来越严重，建筑市场发展中大力提高智能化水平是是非常紧迫的。另一方面，国家正大力推进数字化、智能化转型和发展，建筑业作为国家经济和社会发展的重要行业，数字化、智能化是势在必行的。
建筑智能机器人的开发应用始于 20 世纪 80 年代，以日本最为领先。韩国、美 国、德国、西班牙等的建筑机器人发展迅速。而且目前对于极限环境下智能建造也越来越被重视。建筑智能机器人在建造施工和质量管控方面是需求量最大的两部分，涉及到所有工艺的机械化、自动化与智能化。
二、建筑行业智能机器人的关键技术与设计基础
建筑行业机器人与工业机器人相比主要特征有所不同。对于工业机器人而言，机器人是固定的，物料是移动的；而建筑机器人是机器人移动、建筑物固定。建筑机器人主要技术要求为具有移动功能或有较大的工作空间、具有较大的承载能力、运动具有空间约束性和时变性、具有交互智能和环境适应性。 建筑施工机器人共性关键技术包括：高承载能力的机器人机构设计、人机交互意图理解与协调控制、约束空间下的轨迹规划与增强现实技术传感器的 环境适应性（视觉的环境适应性）、非稳定基础的精确作业。 现场作业中，由于存在作业空间、设备自重等约束问题，约束空间下大承载能力的机器人机构设计是当前的主要研究方向。目前，主要面临两个问题，分别是建筑施工机器人构型设计原理与运动性能优化、自动检测技术实现与使用。
三、自动检测机器人概述
项目针对施工现场混凝土强度测量、墙地面空鼓检测消耗人力资源多、数据真实性难以管控设计出了一款智能化无人值守工地测量机器人，在测量墙面空鼓、混凝土强度、混凝土厚度、墙面垂直度、顶板极差以及内部钢筋间距等过程中利用自动检测机器人自动化智能化检测，数据自动整理归类上传，完成检测数据闭环处理，以此来减少检测人员数量，加快检测速度、提高检测效率和准确率，降低检测成本。
但是在实际的操作过程中，自动检测机器人还需要运用到各种仪器和设备，所运用到的技术也比较广泛，其中包含了电子学、电力学、物理学等其他领域的知识。自动检测机器人和传统的人员检测进行比较，自动检测机器人可以直接从源头避免人工操作环节，也减少了很多不必要的错误，提高检测结果的精准性。
四、自动检测机器人使用构造
具体的自动检测机器人构造如下：机器人由上下两部分组成，下部由履带式可爬梯转盘组成，采用履带式装置行进可适应复杂路面，可爬梯装置方便在建筑内部自动上下楼，不再需
要专人搬动等。上部分则安装多只机械臂，因为自动检测机器人提供的是运动方式，具体的功能是需要在机械臂加上工具，根据不同需求可在机械臂不同位置加装比如机械臂末端中部分别加装传感器和质量检测设备进行多功能数据检测，包括但不限于混凝土强度、墙面空鼓、混凝土厚度、钢筋间距等，头部加装360°全尺寸摄像头，可使用手机APP或网页平台进行远程实时查看当前整体现场情况，出现其他事件可第一时间发现并预警。
五、自动检测机器人功能
以机器人为载体平台，机器人测量仪可揉入下述功能：
（一）混凝土强度测量
回弹仪（可自由拆卸）可安装于机器人其中一只可伸缩式转向机械臂上，根据已划定路线图以及自定义或规划好的回弹区域内，可自动行进至测量区域回弹，顶板部分可由伸缩臂垂直向上回弹顶部楼板，侧墙部分由机械臂直接在相应部分回弹，相关数据直接发送至机器人所携带的平板上，并标注相关区域。
（二）墙面蜂窝麻面测量
将人工智能AI图像识别系统加装于机器人上，摄像头可自动环绕扫描，根据AI图像算法识别出墙体蜂窝麻面、墙体粘连物、漏筋同时可兼具识别钢筋根数、钢管个数等功能，根据需求也可做成可自由拆卸式。
（三）保护层厚度和钢筋间距测量
将电磁钢筋检测仪加装至机械臂上，通根据钢筋检测仪上面的电磁发射线圈和电磁检测线圈组合检测，利用高精度光栅传感器，精确位移及钢筋间距及保护层厚度，根据生成的图像可直观显示出具体情况。linian
（四）墙面空鼓测量
将声音产生器加装于机械臂上，机械臂确定墙面位置后自由敲击墙面或划过墙面，利用机器人设备上声波接收系统进行声波传导，通过表面反馈的声波振动频率和以及自身的声波接收传感器即可实现根据AI声波算法技术自动精准的检测墙面内部空鼓情况和空鼓大小，生成具体数据进行汇总分析。
（五）墙面垂直度测量
通过机械手加装智能靠尺设备，可自主行进至测量区域内进行墙面垂直度测量并自动直接获取到测量信息。
（六）点云设备功能
自动检测机器人将自动采集的数据经过相应规范计算结果，进行整理并通过自身系统根据实际情况上传至实测实量云平台，以方便工作人员随时随地不限区域的在网页端或APP端查看自动检测机器人测量数据。其中如果有异常数据，相关人员则会在网页端或APP收到机器人发来的预警信息以做到问题及时预警、及时判断和及时处理，极大加强了对项目的质量管控。
六、结论
智能机器人可以实现全天候、危险环境、测量数据误差一致等特性。在建筑施工中具有重大的实际应用意义。智能建筑已经成为现代建筑的主要组成部分，是建筑行业的发展趋势。尽管目前智能建筑处于发展的初期，但是随着技术的发展，智能机器人技术将会不断提升，从而能够提高建筑物的智能化程度，促进现代建筑行业的发展。
[1]严胜华.测量机器人在高层建筑变形监测中的运用[J].杨根明.城市建筑：2015(20):120-120.
[2]林风钦.建筑机器人及智慧工地应用出发点及着落点[J].机械管理开发,2021,36(2):266-269.
[3]冯春林.智能化建筑机器人在建筑行业中的创新应用[J]．新材料新装饰,2020,2(9):44,47.
[4]张皓涵.建筑施工机器人技术的应用与发展[J].广东建材,2021,37(8):74-78.
[5]李念勇.智能建筑机器人与施工现场结合的探讨[J]．建筑,2019(1): 36-37.
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