建筑机器人的发展离不开实践应用，其生命力体现在实践应用中。同时，建筑机器人的持续创新也依赖于实践应用，实践应用是其持续创新的源泉。近年来，上海建工装饰集团研发的次钢结构深加工一体式移动工作站在多个项目上逐步开始应用。比如在西安咸阳国际机场航站楼、北京国家会议中心二期、上海大歌剧院、上海松江站等项目。近期，在上海大歌剧院项目中，完成了大堂基层的加工工作，其长度共计 1500 米，约有 125 组标准单元模块钢架标准规格。通过这种方式进行工业化加工，相较于传统人工模式下每天 10 组的加工效率，提升了 80%。
这一创新在工程现场端为装饰工程次钢结构找到了更优的解，包括安全、质量、成本和进度方面。它减少了现场二次加工的时间，提升了加工效率。同时，也提高了加工精度和质量控制能力，为施工现场的高效管理和成本控制提供了有力的支持。
上海建工装饰集团次钢结构深加工一体式移动工作站
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研究背景及迭代历程
当前，建筑装饰现场端的加工环节主要是以施工现场人力加工为主要方式。因为材料种类繁多，并且部分加工工艺的操作难度较高，所以导致了材料损耗率提升以及加工质量不高等普遍存在的问题。另外，在二次加工过程中，机械性的重复劳动不但降低了人工加工作业的效率，而且也难以保证作业的安全性。
工程现场存在次钢结构二次加工质量低的问题，同时安全隐患较大。另外，工厂化成品钢构件运输效率低，采购成本也高，这是行业的痛点。自 2023 年起，装饰集团凭借“把工厂加工车间搬到现场”的创新理念，开展了面向装饰领域现场端二次加工的次钢结构深加工一体式移动工作站设计研究。同年，1.0 版的次钢结构深加工一体式移动工作站研发完成。该工作站在西安咸阳国际机场航站楼开展了试点应用，同时也在北京国家会议中心二期等项目中开展了试点应用。
次钢结构深加工一体式移动工作站1.0
在项目试点期间，一体式工作站完成了 380 组标准化装饰次钢结构的自动化焊接任务，使得次钢结构的焊接效率提高了超过 50%，并且焊接质量也提升到了一个新的层次。同时，通过在实体项目中的应用，发现该设备无法满足复杂结构和多模组的焊接需求，而且在操作过程中需要较多工程师进行人为干预。
2024 年，装饰集团科研团队为解决上述痛点，积极引进现代化工业级加工方法和精密制造业设备。他们增加了更多功能模块，引入了多功能智能加工设备，提升了焊接过程的智能化预测能力，实现了工艺路线的自主化决策。这些举措赋能升级了现场端的二次加工工艺，推动了装饰工程现场端自动化、一体化的二次加工作业模式。
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次钢结构深加工一体式移动工作站2.0
产品特点与技术优势
该工作站在实现一站式加工作业的同时，还可满足便携移动的需求。
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移动工厂箱体迭代
焊接设备选用工业级的低飞溅镀锌钢焊接机械臂。这种焊接设备基于 LSC（低飞溅控制）熔滴过渡电弧焊接工艺，同时运用 Rapid Z 交流电技术以及 metalshield Z 特殊金属粉芯的组合焊接工艺，从而实现了超高熔覆率的工业级焊接质量。集成移动工厂具备焊接姿态可进行批量调整的功能，具备焊接参数能够存储记忆的功能，具备焊缝轨迹无需示教即可识别的功能，具备高熔覆率且焊渣低飞溅的功能。它能够解决多结构模数、多壁厚、多材料、多姿态等方面的自动化焊接问题，能够满足装饰施工现场钢结构二次焊接作业的需求。结合自编译数控系统，在 3 分钟内就能完成传统人工焊接作业 15 分钟的工作量，能够将加工效率提升 60%以上。
智能焊接机械臂
现场端铝合金、不锈钢以及其他金属材料通过引用带有金属切削液的工业自动切割机，其二次加工效率得到了显著提升，二次加工精度也得到了显著提升。金属切削液一方面有助于冷却切割区域，从而减少因高温导致的材料变形或刀具磨损；另一方面能够有效润滑切割工具，进而延长其使用寿命。同时，自动切割机为了适应施工现场的空间限制和多变的工作环境而进行了紧凑式设计。它配置了防护罩，这使得操作安全性得到了一定的提升。
自动切割机
减少了工件重新定位的时间和潜在误差。因为施工现场有实际情况，所以设备另外集成了除尘装置河南钢结构加工厂，这样能保持工作环境清洁，也能减少粉尘对工人健康以及加工环境的影响。
高精度攻钻机
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次钢结构深加工一体式移动工作站2.0
应用成效
次钢结构深加工一体式移动工作站在上海大歌剧院装饰工程中得以落地应用。对标准钢架单元模块进行了优化设计，并且运用智能移动工作站来进行材料加工。实现了大堂红色飘带拦河基层的加工，其长度共计 1500 米，约有 125 组标准单元模块钢架且为标准规格河南钢结构加工厂，完成了工业化加工。针对异形曲面模数化单元预制构件，要进行分件加工和现场二次加工。通过应用基于移动建筑机器人平台，能够在施工现场快速部署一个小型的预制生产工厂。这样就实现了单元构建的批量定制加工。传统人工模式下每天能加工 10 组，现在提升到了每天 18 组。次钢结构深加工一体式移动工作站的柔性化加工建筑机器人，使得边际成本变得扁平化。这些因素为该项目实现了一定程度的成本节约功效。
现场加工作业
上海建工装饰集团秉持以技术创新为核心的发展理念，一直致力于推动科技创新与产业创新的深度融合。凭借“把工厂加工车间搬到现场”这一创新理念，开展了装饰工程次钢结构深加工一体式移动工作站的研究工作。这是上海建工装饰集团在改变装饰现场端传统二次加工作业模式方面的一次积极探索与创新实践。
在下一步研发阶段，随着实践经验不断积累以及技术不断进步，计划在次钢结构深加工一体式移动工作站中逐步达成从单项工序实现自动化到全工序实现自动化的转变，最终达成现场端二次加工能够高效、安全且环保地进行施工，从而为建筑行业带来具有革新性的变化。
供稿：管文超 李骋 沈逸宁
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