Файл: Использование промышленных роботов в строительстве.docx

Использование промышленных роботов в строительстве

Индивидуальный проект

Содержание
Введение


1. Технология и особенности применения средств роботизации в строительстве

1.1 Роботизированные комплексы для выполнения монтажных работ

1.2 Роботизация производства бетонных работ

1.3 Роботы и роботизированные комплексы для штукатурных работ

1.4 Малярные роботы и роботизированные комплексы

1.5 Роботизация земляных и свайных работ

Заключение

Введение
Роботизация технологических операций является важным направлением автоматизации технологических процессов в строительстве. Роботизации строительных работ предшествует тщательный анализ технологических операций и процессов. В ходе анализа должны быть подвергнуты разбору технические, организационные и социальные факторы, а также проведена оценка экономической целесообразности. В первую очередь в ходе обследования оценивается уровень механизации и автоматизации строительных процессов, оценивается уровень сложности операций и выполняется пооперационный их анализ. Результаты пооперационного анализа позволяют предварительно установить уровень сложности роботизируемого процесса и техническую целесообразность использования средств робототехники. Анализ средств технологического оснащения позволяет оценить возможность совместной работы используемого технологического оборудования со средствами роботизации или принять решение о необходимости его замены. При анализе проводится оценка возможности автоматизации отдельных операций на основе традиционных

средств механизации и целесообразности использования промышленных роботов. В процессе оценки целесообразности роботизации строительного процесса учитываются возможности максимальной загрузки технологического оборудования и внедряемых средств робототехники, затраты времени на перемещение оборудования в пределах объекта и на другой объект, а также потери времени на монтаж и наладку оборудования. Программирование, эксплуатация и техническое обслуживание средств робототехники требует специальной квалификации, поэтому на стадии анализа роботизируемых строительных процессов следует рассмотреть вопросы структуры кадров и уровня их квалификации.

---

1. Технология и особенности применения средств роботизации в строительстве

При разработке роботизированной технологии строительного процесса необходимо также изучить проектную документацию зданий и сооружений, где предполагается использование роботов, особенности их конструктивных элементов. Это позволит произвести группировку конструктивных элементов здания по определенным признакам на основе общности конструктивно-технологических особенностей и предоставит возможность точной оценки объемов выполняемых работ. Кроме того, в процессе анализа возможна выработка рекомендаций и предложений по унификации конструктивных элементов здания, повышению их технологичности при роботизации строительных операций. На основе информации, полученной в результате анализов, составляются технические условия на роботизацию технологической операции или процесса. При разработке роботизированного технологического процесса анализируются все особенности и приемы выполнения операций действующего технологического процесса и выбираются те, которые обеспечивают наибольшую производительность и наилучшее качество. Роботизируемый технологический процесс должен иметь или допускать использование автоматической подачи материалов к рабочему месту, оснащение механизированным и автоматизированным инструментом, приспособлениями и оснасткой.

1.1. Роботизированные комплексы для выполнения монтажных работ
Анализ трудозатрат показал, что наиболее трудоемкими являются монтажные работы, которые составляют соответственно 23,5% от общих трудозатрат по строительству наземной части здания. Операции монтажного процесса делятся на две группы: операции монтажного цикла и вспомогательные операции. Операции монтажного цикла связаны с установкой элементов в проектное положение, а вспомогательные операции связаны с закреплением элементов, герметизацией и бетонированием стыков, антикоррозийной защитой закладных деталей, заделкой швов на фасаде здания. Наиболее трудоемкими из перечисленных операций являются операции монтажного цикла, доля которых превышает 65% общих монтажных трудозатрат. Вспомогательные операции существенно разнородны, относительно не связаны между собой, существенно зависят от конструктивных решений и используемой технологии. Поэтому наибольший интерес представляют основные операции монтажного цикла, включающие захват панели, ее подъем и транспортирование к месту установки, позиционирование и посадку панели на место, выверка планового положения панели и закрепление панели. Эти операции полностью определяют период цикла и составляют 50% всех монтажных трудозатрат. Кроме того, они характеризуются тяжелыми и опасными условиями труда. Исходя из изложенного следует сделать вывод, что роботизация монтажных работ на строительстве зданий и сооружений является первоочередной. При строительстве объектов из сборного железобетона в первую очередь следует решать вопросы автоматизации и роботизации операций строповки и расстроповки, подачи и установки элемента в проектное положение с заданной точностью. Эти задачи в настоящее время вполне решаемы на основе использования кранов-манипуляторов, позиционирующих роботов и специальной монтажной оснастки.

---

оительство монтажный

1.2. Роботизация производства бетонных работ
Бетонные работы в жилищном и гражданском строительстве занимают самый большой объем работ, достигающий почти 22%. Поэтому их роботизация представляет огромный интерес. В настоящее время созданы хорошие технологические и технические предпосылки в решении задач роботизации бетонных работ. Разработана и применяется механизированная технология укладки бетона. Созданы средства для транспортирования и подачи бетона к местам его укладки. Дальнейшее совершенствование технологии бетонных работ должно быть направлено на решение задач комплексной механизации и автоматизации всех операций технологического цикла бетонных работ. Учитывая сложность решаемых задач, следует их роботизацию выполнять поэтапно. Основу роботизируемой технологии должны составить трубопроводный способ доставки бетона к месту укладки и использование манипуляционных стрел для его распределения. При роботизации бетонных работ необходимо учитывать ряд технологических особенностей. Среди них в первую очередь должны выполнятся требования равномерного распределения бетона в процессе укладки, его уплотнения, сохранения положения закладных деталей и арматурных изделий. Технологией выполнения бетонных работ следует предусматривать обход всевозможных препятствий в виде арматурных стержней, рам опалубок и пр. При решении задач роботизации бетонных работ следует учитывать отличительные особенности укладки бетона в опалубочные формы и при заливке площадок различной протяженности.

1.3 Роботы и роботизированные комплексы для штукатурных работ

Штукатурные работы относятся к числу наиболее трудоемких строительных процессов. Несмотря на развитие средств механизации, объем ручных операций на штукатурных работах остается значительным и превышает 60%. Кроме того, выполнения этих работ связано с повышенной влажностью, распылением раствора, вибрацией, что делает этот вид работ мало привлекательным и вредным для здоровья. В связи с этим во многих странах проводятся работы по механизации и автоматизации штукатурных операций, связанных с нанесением штукатурных растворов на поверхность, их разравниванием и затиркой. Одним из перспективных направлений решения этих задач является использования средств робототехники.

---

1.4. Малярные роботы и роботизированные комплексы

Малярные работы являются завершающей стадией всего технологического процесса строительства и по трудозатратам составляют около 16’%, а сметная стоимость достигает 8—10% . Перед нанесением окрасочных составов проводится большой объем подготовительных операций. После окрашивания может выполняться декоративная обработка поверхности, нанесение рисунков и фактурного слоя. Кардинальный путь изменения вредных условий труда отделочников, повышения производительности и качества работ связан с комплексной механизацией и автоматизацией этого вида работ при широком использовании средств робототехники. Основным направлением роботизации малярных работ является применение роботов с программным и адаптивным управлением, которые должны заменить человека на операциях, связанных с подготовкой поверхностей, нанесением шпаклевочных, грунтовочных и окрасочных составов.

Анализ технологических операций подготовки и окрашивания поверхностей стен и потолков показывает, что с помощью манипуляторов с дистанционным или программным управлением можно очистить поверхность от пыли сжатым воздухом, снять старые покрытия, произвести сплошное шпаклевание, нанести фунтовые, лакокрасочные, теплозащитные, клеевые и водоэмульсионные покрытия. Роботы, выполняющие операции, связанные с применением взрыво- и пожароопасных веществ, должны иметь взрывобезопасное исполнение. Предпринимались многочисленные попытки использования для нанесения окрасочных покрытий на поверхности стен и потолков промышленных роботов, используемых в автомобильной, машиностроительной и других отраслях. Однако уело- вия стройплощадки требуют создания специальных конструкций манипуляторов и построения на их основе РТК для малярных работ. Работы в этом направлении ведутся во многих странах.
1.5. Роботизация земляных и свайных работ
Определенный интерес для роботизации представляют земляные и свайные работы. Земляные работы являются наиболее трудоемкими, однако здесь широко используются землеройные машины. Основной технологической особенностью землеройных работ является наличие неконтролируемых изменений нагрузки в процессе работы оборудования. Кроме того, технологией выполнения земляных работ предусматривается контроль положения, направлений, уклонов и неровностей выполняемых траншей, котлованов, площадок и других объектов. Это требует использования специальных средств задания направлений, осевых линий и плоскостей. Внедрение роботизированной технологии на этих работах должно быть связано с совершенствованием манипуляционных механизмов экскаваторов, перевода их на интерактивное и супервизорное управление, использования адаптивных законов управления режимами. При решении задач управления группой механизмов должны решаться вопросы синхронизации работы оборудования. Технология выполнения свайных работ предусматривает подачу свай, их позиционирование, забивку до скального грунта или на заданную глубину. Если забивка свай

---

выполняется специальными сваебойными механизмами, то их подача и установка выполняется с помощью средств малой механизации, не позволяющих полностью механизировать и автоматизировать этот вид работ. Перспективным направлением решения задач автоматизации этих работ является роботизация процессов подачи и установки свай в проектное положение. Технологическими особенностями роботизации этих операций являются большие массы объектов роботизации, необходимость внешнего контроля выполнения установочных операций, неодинаковая твердость грунтов в различных местах свайного поля.

Широкие возможности роботизации технологических операций открываются в строительной индустрии. На предприятиях стройиндустрии роботы могут включаться в состав системы технологического оборудования и рассматриваться как элементы комплексной автоматизации технологических линий. При роботизации процессов в строительной индустрии возникают условия для использования роботов, как на основных, так и вспомогательных операциях производственного процесса и работающих во взаимосвязи с другими видами технологического оборудования.

Заключение

Дальнейшее развитие строительных технологических процессов во многом связано с широким внедрением и применением средств и систем автоматизации и робототехники на строительной площадке. Это становится возможным по мере совершенствования строительной техники, обусловленного использованием новейших достижений в области электроники. Интеллектуализация строительных машин направлена на повышение точности выполнения рабочих операций, улучшение управляемости, повышение рентабельности и безопасности, снижению доли трудоемких процессов. Наблюдается заметный прогресс в области совершенствования датчиков и устройств обработки информации, в первую очередь микропроцессоров и микро-ЭВМ, так что стала возможной автоматизация различных видов работ.

Известные зарубежные фирмы, выпускающие строительную технику, все чаще оснащают свои машины различными автоматическими контрольными устройствами, позволяющими предотвращать повреждения двигателя, коробки передач и гидравлики, устранение которых обходится дорого и требует больших затрат времени. Кроме того, мощность машины используется более эффективно и тем самым снижается расход топлива. Работы, целесообразность

---