现场来了“新工友”，人机协作！抹灰效率高达660㎡/d！

抹灰机器人施工流程设计如图1所示。

图1 抹灰机器人施工流程

抹灰机器人作业系统如图2所示。

图2 抹灰机器人作业

规划项目实施前，需收集建筑平面图、立面图、结构图等资料。其中建筑平面图可获得室内走廊、房间、拐角、门洞等尺寸信息，立面图可获得楼层净高、地面降板等信息。上述信息可判定机器人的通行、作业区域，从而判断机器人作业覆盖率及高，以确定机器人所需选择的高度型号，行走过降板时应确定过桥板的尺寸，避免机器人在高低差路面行走时发生倾覆。

根据结构图可判断横梁与墙面的关系，预判机器人作业时是否与横梁发生干涉，以提前排版设计机器人作业宽度及高度，使机器作业覆盖率及作业效率达到综合最优，为机器人进场作业提供指导。

根据图纸及现场调研结果，对二维图纸进行三维翻模，通过软件生成作业信息及站点信息，于仿真软件中生成站点信息及作业信息，给予导航路径规划，并测试抹灰效率及行走防碰撞效果。软件仿真完成后，上述作业信息及站点信息将为机器人作业提供相应参数。

由于存在施工临时设施及图纸变更等情况，使现场作业信息与自动规划作业信息不符，故开工前半个月需对现场进行调研，以获取最新图纸、穿插作业计划、前置工序计划、脚手架搭设、临时管线布置、坡道与洞口设计等信息，尽量调整各工序进度，为机器人作业创造必要条件。修改影响作业的临时设施站点位置，从而保证机器人进场前的自动作业。机器人自动作业规划如图3所示。

图3 机器人自动作业规划

由砂浆材料供应商提供配合比检测报告并寄送样品，筛分本次抹灰所用砂浆材料，获得材料级配信息后比对送检报告，确认砂浆无误后进行砂浆泵送测试，以确保可泵性及泵送流量符合要求。同步验证砂浆上墙厚度，确保砂浆在抹灰厚度允许范围内的垂挂性能良好，避免抹灰时砂浆流坠，影响垂平度及观感。

抹灰作业线为抹灰理论完成面的基准，作业线与理论完成面以一定距离成平行关系，进行视觉拍照时以此线为基准，根据设定厚度计算执行机构所需平移、旋转的位移量，从而确定抹灰完成面的位置，作业线顺直可保证抹灰完成面的平整度。

机器人作业线是抹灰作业的基准，关系着抹灰厚度、材料成本、方正度、阴阳角方正性、开间进深、施工难易程度 ，因此作业线的设置直接决定抹灰作业质量、成本、工期。抹灰过厚增加机器上墙难度，材料垂挂性能不足易发生流坠现象，损耗材料较多，同时增加材料物流运输压力。

根据抹灰理论完成面，推出抹灰机器人作业线，地面弹出的墨线用于表达机器人作业线位置。

根据图纸设计说明、做法说明、精装图部品安装尺寸要求，以及相关规范、施工方案等关于开间进深、方正度、阴阳角方正性、最薄抹灰厚度的要求，确认抹灰面折合理厚度及作业线间的位置关系。

规范要求最薄抹灰厚5mm，普通抹灰厚度宜为10~20mm，以保证抹灰完成面的观感良好，薄抹灰厚度根据项目要求确定，开间进深偏差反映房间方正度，根据规范要求，偏差应控制在10mm内，阴阳角方正性反映了阴阳角角度距直角的偏差，应控制在4mm内。

作业线应在二次结构、线槽封堵、场清、挂网、界面处理完成后设置，此时放线不仅可确认机器人作业线位置，也可提前打凿一次结构、二次结构、线盒或调整安装位置。作业线放线流程如图4所示。

图4 作业线放线流程

??确认放线基准墙面

放线应遵循长墙就短墙的原则 ，若短墙作为基准放线时，产生微小的偏移角度，此时长墙端部抹灰厚度应根据偏转角度按长短比例成倍放大。

选定一面长墙，将激光仪放置于墙角，将十字激光线中的一条设置为长墙理论抹灰完成面，如图5a所示。每隔2m测量短墙抹灰厚度偏差，若短墙厚度差距不明显，则以该长墙作为基准墙体，如图5b所示。若抹灰厚度线性放大或缩小较明显，则长墙与短墙两者垂直差距较大，需更换一面长墙作为基准面重新确认。如图5c所示，若以①墙为基准，会导致②，③，④墙体抹灰厚度偏差过大，不利于施工，且增加材料成本。

图5 抹灰机器人作业

?? 确认抹灰厚度

确认抹灰理论厚度激光线后，使用钢直尺顶压墙体，尺上读数即抹灰厚度，读数如图6所示。在墙体标记抹灰厚度，标记高度为0.5,2.2m，间隔1.0m。若抹灰厚度＞20mm标记打抄，若激光面与墙体干涉，则用圆圈圈出干涉部位，标记打凿，若打凿钢筋头超出抹灰面需切割，避免执行机构损坏。

图6 机器人作业线示意

使用自研的抹灰专用测试方管尺，使尺子零点端与抹灰完成面代表的激光线齐平，方管尺应与激光线垂直。使用另一台激光扫平仪，将激光线照射在两方管尺对应的作业线刻度上。

??作业线复核及确认

作业线摆放完成后，需进行复核，避免作业线错误导致机器人执行机构撞墙、抹灰厚度过厚、方正度不合格等问题。使用方管尺或卷尺复核作业线两端和中间距离是否符合标记厚度，复核内容如下：①抹灰厚度  在地面弹好线后摆放激光仪使两者重合，将方管尺零刻度端顶住墙面上线左右摆动方管尺，测量墙面到激光线的距离，与墙面标记信息吻合；②开间进深  使用卷尺测量2条弹线两端的距离，两端距离均大于装修图纸尺寸且两端距离差＜10mm（若有控制线则测量每个抹灰完成面两端到控制线的距离）。

人机协作指人和机器人为实现共同目标进行协作的过程，在抹灰机器人施工工法中， 作业人员与机器人的共同目标为保障安全、保证质量、增效降本。

抹灰机器人作业流程 如下：载入地图→使用雷达确认环境并定位→自主行走至作业站点→识别作业线，确认自身位姿→执行机构定位至抹灰面→根据规划作业信息、泵送频率、压力、位移等传感器自动进行砂浆供料，并自主对执行机构进行运动控制。上述作业方式中的机器人作业时为3人/组，分别为机器人工程师、协作员、跟随大工。机器人工程师操作机器人转场、启停等，为机器人上料，并进行日常维护、修理、标定。协作员配合机器人抹灰，对泵机进行移动、清理、维护，机器人抹灰后进行场地清理。跟随大工随机器对抹灰面进行修补，完成机器人未能覆盖的边角区域。

机器人工程师、协作员、跟随大工必须培训合格后才可上岗。机器人作业时需确保料管的安全使用，设备工作时应做到料管无弯折、无破损，机器移动时，应注意是否有人员或登高工具跨越料管作业，避免料管拖动拽倒相关协作人员。确认机器人进出施工电梯坡道可承重650kg，坡度≤10°，避免行走道路承载力不足或行走时坡度过大导致机器倾覆。

使用机器人作业前，应确认急停键是否正常，机器人进入施工电梯后将急停，避免机器人在电梯运行时碰撞施工电梯。

禁止非操作人员进入机器人作业区域，操作人员使用无线设备操作机器人时，需与机器人保持2m以上安全距离。

砂浆泵与机器人的间距应＞3m，避免楼板集中堆载，大跨度楼板处的设备尽量避免停靠在楼板跨中区域，严禁设备进入阳台等结构受力薄弱位置。

禁止将机器人作为攀爬工具进行踩踏，避免发生人员跌落事故、影响机器精度。

??机器人垂直度、平整度

抹灰面作业垂直度由机器人提升精度确保，平整度及抹灰厚度由机器人执行机构定位精度确保，机器人作业前必须标定2项精度。根据JGJ/T 220—2010《抹灰砂浆技术规程》，抹灰面垂直度、平整度误差控制在4mm内，机器人提升精度为3m高度偏差控制在1mm内，通过提升高垂直度，确保抹灰面垂直度误差控制在2mm内，机器人执行机构宽900mm，将其左右定位精度控制在±0.5mm内，可保证抹灰面平整度控制在2mm内，标定前需检查标定工具，确保标定正确性。

??空鼓率

抹灰机器人作业时，通过压力传感器监控执行机构的对墙压力，控制执行机构内部存料量，保证砂浆的墙面压实度为人工作业时的4倍以上，在砂浆级配合格、基面处理良好的情况下，压实度增加使机器人抹灰空鼓率降为人工的1/40。

由于干粉砂浆在运输、填充时均发生离析现象，因此作业时需定期筛分干粉砂浆级配，确保粗、细骨料及水泥含量达标。若发现砂浆级配出现问题，需及时调整砂浆配合比，同时现场调整粗砂、细砂、水泥比例。