项目名称：高层建筑外墙喷涂机器人设计方案及图像智能识别方案

项目负责人：崔淑梅

项目简介：随着社会经济的发展，城市整体布局规划越来越得到政府部门的重视。在城市建设中，建筑的外墙装饰因为其直观的表现形式，是一个不可忽略的重要组成部分。这点对于处在政治、经济、文化发展前沿的城市尤为重要，这些发达城市以及在高速发展中的城市对建筑外墙的关注程度如同人的仪表一样，将其称为城市的“第一感官”一点也不为过。回顾如今市场上的外墙装饰项目，高端建筑外墙多以喷涂外饰面为主，最后的效果很大程度上依赖于喷涂工人的技术。在对诸多施工缺陷的案例进行研究汇总后，最终发现施工管理问题占一小部分（例如施工顺序不对，施工时间安排不合理），而由于喷涂工人的技术不足导致施工缺陷成为主要问题。无疑喷涂工，是外墙漆装饰领域的一个痛点。而机械化施工是彻底解决这一问题的最佳方案，是呼之欲出的主流趋势。我国每年的建筑外墙喷涂面积在20亿平方左右，将机器人应用于建筑外墙喷涂领域有十分广阔的市场。随着中国经济的飞速发展，建筑行业再一次迎来了发展浪潮。棚户区、城中村的改造，早期楼房的重建都会增加高层建筑的数量，同时，此次建筑物会朝着“高大上”的方向发展，所以进行外表涂饰时会有越来越多的承包商增加对自动喷涂机械的需求，这样一方面可以节省成本，降低人工喷涂的危险系数，另一方面也可以缩短工期提高效率，所以，自动喷涂机械一旦投放市场必定会被大量订购。 本团队特推出一种建筑外墙喷涂智能机器人，立足机械化施工领域。本产品利用智能机器人的喷涂机构以及升降机构实现对建筑外墙的智能化喷涂。建筑外墙喷涂是一个高危行业，化学涂料对人体呼吸系统有伤害且高空作业工人有坠落的风险。本团队研发的智能喷涂机器人比人工喷涂速度更快，成本更低，喷涂的更均匀，且比人工喷涂更加安全，具有极大市场潜力，且据报道，目前使用机器人喷涂建筑外墙还很少见，竞争力不高，具有很大市场优势。本产品销售对象是施工单位、房地产公司、涂料公司等等，具有显著的经济效益和社会效益。

主要创新点：

1、提出一种高层建筑外墙喷涂机器人设计方案。对目前已有的建筑外墙喷涂机器人进行调研与总结，提出一种新的高层建筑外墙喷涂机器人的设计方案，并针对这个喷涂机器人的功能进行价值分析，发现智能识别功能的功能系数最高但价值系数最低，需要优先实现这一功能。

2、提出基于图像的智能识别方案。针对建筑外墙面形状较为规整、特殊的建筑外墙造型较少、外墙面装饰材质种类较少以及对一些老旧建筑翻新喷涂的情形，可以利用红外线发射器与摄像头进行协同工作实现基于图像的智能识别功能。其工作流程为：首先获取图像信息，然后对获取的图像进行预处理，最后提取图像信息，实现智能识别功能，接下来喷涂机器人即可按照识别结果进行喷涂工作。

3、提出基于BIM的智能识别方案。针对建筑外墙喷涂环境限制较少，可适用于各种建筑外墙结构的情形，采用基于BIM的智能识别方案。其工作流程为：首先，对Revit软件进行二次开发，实现对建筑模型外墙的智能识别功能。然后，建立外墙喷涂任务的建筑模型，提取任务模型信息。最后，将提取的建筑外墙模型信息转换为IFC格式语言，确定喷涂的关键坐标点并传输给喷涂机器人，机器人即可根据这些关键点进行喷涂工作。

4、提出基于物联网的远程监测与控制平台。这一监测与控制平台，可以为前两种智能识别方案提供有效的补充和保障，可以实时监测整个喷涂过程，当建筑外墙存在较为复杂的喷涂区域，机器人难以进行自动喷涂时，当喷涂机器人出现识别错误、识别不准确或者在喷涂过程中出现其他意外情况时，可以在该平台上对建筑外墙喷涂机器人的喷涂任务进行远程控制，进一步利用人工对其进行手动控制喷涂作业或者手动矫正。

客观评价：依照用户的委托及国家科技部、山东省科技厅关于科技查新咨询工作的有关文件规定，在现有的检索领域内共检索出密切相关文献0篇，相关文献8篇。经分析对比，结论如下:本课题的技术关键:高层建筑外墙智能喷涂机器人: 整个高层建筑外墙智能喷涂机器人分为上部移动机构、升降机构和喷涂机构三部分组成；该设备采用智能化的喷涂技术，智能识别机构主要采用基点扫描仪与二次扫描装置互相配合实现智能识别，用来确定需要喷涂的墙面、需要避开的障碍物、门窗洞口和建筑物阴阳角等部位。

经对上述数据库中的国内公开文献进行检索，结果表明:国内查见有一种高层建筑外墙喷涂智能机器人,述及了水箱的顶部设置有储料箱，但未述及在机器人内部设置储料箱。国内查见有: 一种高层建筑外墙喷涂智能机器人,述及了气雾喷枪，但未述及六轴机械臂和喷头。国内查见有高层楼宇外壁智能喷涂机器人及其控制方法，述及了吸附足附着在建筑物的外墙壁上，但未述及使用钢缆固定。国内查见有一种用于高层建筑外墙漆喷涂的轨道机器人，述及了装载小车固定安装有装载篮，但未述及机器人直接固定在钢缆上。国内查见有一种高层建筑外墙喷涂机器人，述及了采用吸附机构，但未述及机器人直接固定在钢缆.上。国内查见有-一种高层建筑外立面喷涂机器人，述及了设置有摄像头，但未述及采用基点扫描仪与二次扫描装置互相配合实现智能识别。国内查见有高层建筑外墙壁喷涂机器人的机械结构设计,述及了采用真空吸附，但未述及机器人直接固定在钢缆上。国内查见有高层建筑喷涂机器人系统研究，述及了吸板负压吸附和空气推力吸附，但未述及机器人直接固定在钢缆上。

综上所述，在以上国内文献检索中，本次检索未见涉及“高层建筑外墙智能喷涂机器人: 由上部移动机构、升降机构和喷涂机构三部分组成；智能识别机构主要采用基点扫描仪与二次扫描装置互相配合实现智能识别”的公开文献报道。