面向典型场景的高负载协作建筑机器人服务体系

简介

1.项目背景：建筑业作为名副其实的国民经济支柱产业，劳动力短缺的问题日益凸显，传统建筑行业的自动化与智能化升级已经成为国家层面的战略目标。 2.行业痛点：（1）目前建筑机器人承载能力低，可安装的预制构件重量有限；（2）环境感知能力弱，面对复杂环境难以实现预制构件的精准、高效安装；（3）人机作业中适配性差。以上问题制约了建筑机器人的推广与应用。 3.解决方案：本学生团队研制了面向建筑预制构件的高负载协作机器人，实现了大重量建筑预制构件的机器人化安装，同时构建了从机器人到技能人才培训的全面服务体系，以促进建筑机器人的推广与应用。团队掌握的核心技术有：（1）通过多尺度机器人构型拓扑优化，实现了重载作业建筑机器人1.7：1的高负载自重比灵巧构型设计；（2）基于改进的点云处理网络，实现了基于视觉的建筑作业场景重建，精度提升了50.77%，并在此基础上研发了虚实融合的机器人装配技术；（3）构建了人体触觉信息与操作意图的动态时空映射，并基于人体阻抗特性建立基于意图理解的人机协作方法，有效提升了人机作业适配度。 4.技术成果：团队技术经过三年重点突破与四次技术迭代更新，发表高水平论文5篇，专利7项。其中以学生第一作者发表论文3篇，发明专利3项。国家一级查新单位开具科技查新报告。研究成果获得了何雅玲院士的良好评价，受到了国务院特殊津贴专家李铁军教授、国家高层次人才郭士杰教授，以及国家企业技术中心——河北建工集团有限责任公司技术中心的积极推荐。 5.项目进展：本学生团队研发的建筑机器人工程样机在河北省第七届园林博览会主展馆、石家庄市中央商务区进行了应用示范，完成了建筑预制构件的机器人安装作业，效果良好。预计在2024年10月后将产品样机面向市场推广。目前团队与多家企业达成了合作意向，已签订意向合同总额597万、意向融资额200万。本项目还受到中国青年报、中国教育在线、长城新媒体等多家媒体的报道。 6.发展规划：项目预计未来四年实现京津冀地区50个城市的技术覆盖，客户规模超过100家，以最终实现未来国内建筑行业20%的市场覆盖。 7.社会影响：提高建筑施工产业的智能化水平，推动建筑机器人技术的发展与建筑装备产业升级，促进于智能建造乃至先进制造业的技术与产业进步。