「帕梅艾尔」推出智能多功能建筑机器人,有望将建筑施工成本降低50%以上

张丞2020-08-11
帕梅艾尔经过4年多的自主研发,其建筑机器人将于今年进入商业化应用,有望将建筑施工成本降低50%以上。

目前建筑工地逐渐开始面临招工难、用工难的情况,并且建筑施工的人工成本逐年上升。对于建筑行业这类劳动力密集行业,机器填补人力短缺或替代人力是未来行业发展的趋势。

国内外对建筑机器人的研发制造已经进行多年,但是真正可进行商业化落地应用的智能建筑机器人寥寥无几。

36氪近期接触到的帕梅艾尔自主研制了一款智能建筑机器人,可以实现机器人到房间后自主完成测量、施工、转场、施工等工作流程,机器人自动编程执行施工任务,无需人工干预,并且一台机器人具备抹灰、抹腻子、墙体打磨等多项功能。

建筑机器人之所以国内市场落地进程缓慢,主要原因有两点:

  • 由于建筑施工地面、墙面并不平整,施工环境恶劣,建筑机器人依靠AGV自主移动的难度较大且施工精度难以达到施工标准要求。

  • 目前市场上机器人通常需要人工反复示教、编程,而中国建筑行业从业者普遍缺乏相关教育背景,无法适应繁琐的示教编程过程,并且带来的额外成本使得部署机器人的效率尚不如人工施工。

第一个问题具体来说,建筑机器人的主体可以分为移动平台(AGV)和作业平台,而施工环境不平整的地面使得AGV无法像在物流行业的自动化仓库中畅通无阻地移动,往往会因失去与地面间的摩擦力导致移动失控。

针对这一难点,公司通过自主研发移动平台控制技术,使得移动平台可以根据地面倾斜角度进行调整,实现在较狭小、不平整的空间内自主运行。

另一方面,建筑施工场景中地面、墙面不平整会导致机器人施工操作时误差过大,例如在实际施工中,地面、墙面一般存在一定的倾斜角度,机器人如若按地面、墙体绝对水平、垂直提前设定路径就会在施工到一定距离后,必然会远离墙面或者撞击墙面。

公司对此研发了机器人对误差进行自动修正、补偿的软件算法,使其施工精度可达1mm左右,可以满足《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209—2010所规定的水泥砂浆抹灰表面平整度偏差3mm以内的标准。

除去这两个困难之外,目前市场上的传感器并不适应建筑施工场地高粉尘、高湿度、高温的恶劣环境。

例如视觉传感器要有色差才能对焦,但是砌砖、抹灰是纯灰色,石膏、腻子是纯白色,在这种同色的情况下无法对焦。3D线扫描虽能满足精度要求,但其一次扫描宽度只有几十厘米,也很难适用长度达几米的墙面。

公司综合运用多种传感器,并对外采传感器进行二次开发,使其能够适用于建筑施工场景进行高精度感知识别。

第二个问题则是在实际部署施工时由于建筑信息模型(BIM)与实际情况会存在一定偏差,机器人无法完全按照导入其控制系统的BIM 图纸施工,所以往往需要针对现场具体的墙面、地面情况对机器人进行繁琐复杂的示教编程。但是这对于普遍没有相关专业知识的建筑施工人员来说这种方式可行性非常低,而聘用专家进行示教编程的人工和时间成本都很高昂,且效率低于直接人工施工的方式。

因此公司针对建筑机器人部署进行了自动编程的研发,机器人先通过传感器对建筑进行测量、再根据不同墙面、地面实际情况进行编程、规划、自动后台模拟示教,无需再次验证。其机器人还实现了一键化操作控制,提高了建筑机器人部署效率,降低商业化应用门槛。

整体来看,帕梅艾尔针对建筑机器人商业化部署的瓶颈,从机器人本体、机器人运动控制、机器人算法、移动平台控制、多功能平台控制系统、传感器等多方面进行了自主研制。2019年底公司对完成了三次迭代的机器人产品在工厂进行了测试,并于今年4月正式开始在建筑施工现场进行测试,目前测试比较稳定,预计可在今年底前实现商业化应用。

建筑机器人的另一个商业化门槛是其目前市场上其他建筑机器人产品实现功能较单一,往往一个工种就需要重新研发一款新型机器人,施工工地若同时部署多种不同规格的机器人会导致实际部署成本较高。

不同于目前市场上其他竞品只能实现单一的测量、喷涂、打孔或砌砖功能。帕梅艾尔则通过更换工装夹具,可以实现抹灰、抹石膏、刮腻子及打磨全流程的施工操作,一机实现多工种功能。

帕梅艾尔经过4年多一系列自主研发,其建筑机器人在实际部署时其成本相比于人工将大幅降低。

对于企业来说,降本增效是付费的动力。帕梅艾尔也进行过测算。例如,以人工施工的商品房计算成本:刮腻子和打磨的施工单位人工成本至少为17 元,而公司机器人施工拟腻子每平方米喷涂、打磨各收取3.5 元,总费用相当于不到人工成本的50%,可为建筑公司节省大量的人工成本。

另一方面,机器人施工效率更高,一般一名腻子工人一天可喷涂100-150平方米,而机器人一天可喷涂2000-2500平方米,打磨误差标准2-4 毫米的普通墙面可达到2000-3000 平方,高标准精装修1-2毫米可达到1500-2500 平方米,即一台机器人可替代20-30名工人。

业务落地方面,公司目前计划主要通过设备租赁方式实现商业化部署,原因在于建筑公司工地往往分散在各地,绝大多数设备都是以租赁方式。预计产品单位投资回报周期为6-8个月左右。

目前全球建筑机器人领域进入商用测试的寥寥无几,技术相对成熟的有:挪威 nLink机器人和澳大利亚Fastbrick Robotics 设计的 3D 建筑机器人 Hadrian X。进展较快的美国Construction Robotics公司的砌砖机器人(半自动)和配套的材料升降机进行商用测试阶段。国内上海大界机器人则主要针对装配式建筑,其产品由于重量、高度、宽度的原因无法在目前主流的现浇式建筑施工场景进行作业。

未来发展方面,公司一方面会专注于机器人控制、运动规划、自主编程执行等核心软件算法方面,进一步开发实现地面找平、铺贴地板砖和瓷砖、砌砖、外墙施工等多项功能,本体环节则将通过外采并适配开发解决;另一方面将加快商业化进程,实现批量销售部署,形成稳定的收入,为进一步扩大规模奠定基础。

目前公司正在寻求融资,资金用于产品量产投入,扩展公司业务规模。


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