基于5G/4G边缘网关的建筑机器人应用

建筑行业是世界上数字化程度最低、自动化程度最低的行业之一。近百年来，虽然技术革新不断，建筑本身的形态和功能也大不相同，但建筑施工的业态形式却始终没有出现显著的变化。

随着人口红利的消失，中国的建筑业面临着巨大的人工成本压力，以及高危、生产效率低等一系列难题。在制造业与服务业转型升级的背景下，传统建筑业逐渐丧失对年轻一代的吸引力。在既有的现代化技术体系中，最有可能承担起建筑业革新重任的便是机器人技术,建筑机器人的出现也将改变原有的传统建筑模式。

一、建筑机器人发展的意义

1、提高生产效率

建筑机器人是营建效率急需提升的必由之路。在现在的建筑施工中，虽然已有大量机械设备参与，但更多的工序还是有赖于手工作业，导致建造周期绵长，少则数月，多至数年。饱受低效之苦，只有11%的承包商认为工地非常高效。建筑物流方面的问题对劳动生产率产生50%及以上的影响，还有设计返工、项目数据不准确和沟通失误等等因素。

2、保障人员安全

建筑机器人是保障施工人员安全、提升工作品质的必然选择。建筑业是公认的高危行业，伤亡率仅次于矿山与交通事故之后。例如在美国，建筑业每年造成约40万人的死伤，死亡率极高已成为严重的社会问题。另外，建筑施工人员的工作条件极差，繁重的操作，充斥着泥浆、粉尘、噪声、震动等工作环境，极大地危害着从业人员的身心健康，导致职业病高发。若要将建筑工人从中解脱出来，就现有技术发展水平来看，机器人技术或是破解这一难题最佳，也可能是唯一的途径。

3、材料利用率高

建筑业属于资源需求极为密来的行业，而传统的手工作业方式又流于粗放，建材使用不能精确控制，导致营建过程的材料浪费极为巨大。据有关部门测算，一栋普通民居建造过程的材料浪费率高达40%。事实上，若采用建筑机器人代替人工施工，通过合理现划和精细化作业，可大幅减少原材料浪费，甚至实现零浪费，利用机器人技术也可以实施老旧建筑材料的回收再利用。这些无形之中将会降低建筑成本，也符合构建节约型社会的时代价值要求。

4、人与自然和谐发展

建筑机器人是实现人与自然和谐发展的有效途经。传统建筑施工均为“侵入式”开发，先开挖破坏原有植被，这一方式对于自然环境的破坏性很大。另一方面，建筑施工期间产生的固体垃圾、废水、有毒有害物化学物质也会对环境产生很大危害。此外，水泥、钢材、玻璃等原材料的生产，对于环境的污染也很大。在倡导环保的时代大背景下，如何实现更具环境友好性的营建开发、减少垃圾及废物排放、提高原材料的利用率，均是时代对于建筑业革新的迫切要求。而以建筑机器人为代表的未来数字化营建技术，有望彻底重塑建筑业的面貌，实现真正的绿色环保、无污染的营建。

5、设计与实体结合

从建筑技术的演进与革新的角度出发，机器人技术有望搭建起连接设计概念与实体之间直接沟通的桥梁，使得建筑师的构想能够更为快速地变为现实。以建筑机器人为代表的数字化建造技术是连接数字世界和物质世界的有力工具，它让在虚拟环境进行的创意和设计，从数字信息进一步变成物质的现实。建筑机器人技术在重复生产上更有效率，也可在非标准建造上实现人手所无法实现的可能性。

二、建筑机器人应用

1、钻孔机器人

传统的作业方式依靠人工＋冲击钻，效率低下缺乏精度并且昂贵。移动机器人专为解决钻孔问题而设计，适用于各种建筑工地环境。他们使用成本相对低廉的标准化元件进行生产，操作系统则完全由自己设计。与现有的工业机器人控制系统相比，系统更友好，工人们只需经过简单培训，就可以通过手机和电脑来遥控机器人了。

2、砌墙机器人

建筑机器人可以读懂图纸，通过 3D 扫描技术，精确地计算出每一块砖头的位置，比建筑工人精准不少。

3、天花板施工机器人

4、粉刷机器人

5、板材安装机器人

板材安装室内装修机器人系统主要针对室内大尺寸、大质量板材干挂安装工艺而开发的,该系统可以满足大型场馆、楼堂殿宇、火车站与机场等装饰用大理石壁板、玻璃幕墙、天花板等的安装作业需求。此机器人系统进行板材安装作业时无需搭建脚手架，由两名操作工人即可完成大范围的移动作业。

三、建筑机器人系统图

建筑机器人是一个庞大的系统设备，具有接入设备种类多、通信接口形式多、兼容通信协议多等特点。基于佰马科技 BMG700 边缘计算网关组建建筑机器人远程监测系统，运用佰马BMG700边缘计算网关来处理、存储及传输现场采集信号，可以快速实现机器人设备状态数据接入、设备状态远程监测进行集中一体化监控，对告警与控制设备进行联动，大大的提高建筑机器人运维效率。

四、建筑机器人为什么选择佰马BMG700边缘计算网关？

在建筑机器人应用中，客户为什么选择佰马BMG700边缘计算网关进行现场数据采集、存储、处理及无线传输？

1、佰马BMG700边缘计算网关，内嵌4G/5G无线网络通信技术，集成5G/4G/NB-IoT/有线等多种通信方式，支持有线和无线互为备份。可选配GPS定位。通过无线接入点与主服务器及外部Internet连接。项目不受传输障碍及布线困难等问题的限制，有着不可替代的灵活性。

2、接口丰富，安装于建筑机器人上的传感器数据可以很便捷地通过佰马BMG700边缘计算网关的RS485/RS232/IO等接口无线传输至云平台。支持3×LAN、1×WLAN、TF卡、2×RS232、3×RS485、2×ADC、2×DI、1×CAN （可选）、2×继电器（可选）、WIFI功能（可选）、GPS功能（可选）、单模双卡（可选）、双模双卡（可选）。

3、在机器人工作站内安装高清摄像头，显示机器人工作状态图像，并进行传输和保存。操作者与管理者可以全面了解机器人的运行情况，为远程监测提供了直观的可视环境。有利于远程故障诊断和解决方案的及时反馈。佰马BMG700边缘计算网关具有多路网口，强大运算与传输能力，是视频、图片、声音等大数据高速无线传输首选。

4、协议丰富，佰马BMG700边缘计算网关集成MODBUS、OPC、MQTT等协议，快速实现数据格式转换与统一。

5、佰马BMG700边缘计算网关，可与阿里云、百度云、华为云等第三方云平台对接，方便机器人设备上云。

6、佰马BMG700边缘计算网关，具有多中心传输功能，最多可支持10个中心上报数据，每个上报中心可以选择不同的通信协议。方便现场操作人员，本地管理部门、运维管理公司、机器人厂家等各合作单位同步获取数据，实现高效管理。

7、强大的本地存储和外扩存储功能，可保存10年以上的机器人采集数据、设定参数及历史数据等，掉电不丢失。

8、ARM高端CPU,强大边缘计算能力，有效分担云端压力；Linux系统，集成Python开发环境和C语言开发环境， 提供标准API接口，方便项目二次开发应用。