本报记者 叶云彤
5月的闽东,海风拂面,宁德核电二期施工现场一改往日多人协同作业的繁忙景象,两台搭载多件核心专利的智能机械装备平稳穿梭在厂房墙体之间,打磨、腻子涂刷、防护喷涂工序有序推进。近日,由中国核工业集团有限公司(下称中核集团)下属中国核工业华兴建设有限公司(下称中核华兴)自主研制的智能混凝土面打磨机器人、油漆腻子作业机器人正式亮相并投入应用。
作为我国核电建造装饰装修领域推出的首台套装备,这一成果打破核电厂房装修长期依赖人工施工的传统格局,标志着核电装饰装修工程正式踏入了智能化建造的新时代。
从零突破筑牢根基
相较于普通民用建筑施工,核电厂房有着严苛到极致的建造标准,墙体结构复杂、施工空间受限、防护工艺要求极高,常规建筑机器人根本无法适配特殊工况。在此之前,核电墙面打磨、腻子油漆涂装全部依靠人工完成,不仅作业强度大,施工质量也极易受人员操作水平、身体状态影响。两款核电专属机器人的诞生,背后是研发团队历经数年实地摸索、反复试验,接连攻克多项行业棘手难题的艰辛历程。
中核集团相关负责人介绍,回顾整个研发历程,团队直面几大现实壁垒——首先是复杂工况识别避障难题,核电厂房墙体内外排布着大量预埋构件、预留管线与异形孔洞,不少构件外观色泽和混凝土墙面高度相近,狭小施工区域内障碍物交错分布,机器人极易出现识别偏差、行进磕碰问题。其次是核电专用涂料输送难题,核电防护腻子、油漆粘稠度远超常规建材,传统输送设备极易出现堵料、出料不均等情况,一旦喷涂厚度不达标,就无法满足核电安全验收规范。最后是现场算法适配难题,实验室调试成熟的运行程序,在潮湿多变、空间局促的施工现场频频出现响应滞后、作业稳定性不足等问题,成为阻碍设备落地应用的最大卡点。
秉持立足现场、自主研发的核心思路,研发团队摒弃照搬通用机器人技术的模式,针对核电专属施工场景量身优化设计方案。针对障碍物识别痛点,搭载高精度视觉传感识别系统,建立专属墙体构件数据库,可精准分辨各类隐蔽预埋件与孔洞位置,避障误差控制在1厘米范围内,灵活规避现场各类阻碍物。为适配狭小空间转运作业,设备采用模块化拼装设计,拆装便捷、体型灵活,能够快速在不同施工工位之间切换。针对高黏稠涂料输送弊端,创新定制挤压式上料注浆结构,保障涂料匀速稳定输出,避免断料、飞溅、涂层厚薄不均等施工缺陷。
为贴合现场真实工况,技术人员辗转多处核电项目实地调试,迭代优化运行算法与机械作业结构,最终实现设备全自动稳定施工。
相关负责人谈及技术研发时表示,核电建造装备关乎工程安全,核心技术绝不能依赖外部引进。此次面世的智能机器人,从结构设计、视觉算法到物料输送系统,全部为团队自主研发,目前,智能识别、自主避障、模块化构造等核心技术已布局专利,依靠自主专利搭建起坚实的技术防护屏障,守住核电智能装备国产化底线。
实景作业成效亮眼
走进宁德核电二期作业现场,便能直观感受到智能机器人带来的施工变革。智能混凝土面打磨机器人紧贴墙面匀速移动,打磨盘规整作业,墙面凹凸瑕疵被尽数修整,配套除尘装置同步运转,有效收拢施工粉尘,现场整洁度大幅提升;一旁的油漆腻子作业机器人精准把控喷涂距离与出料量,腻子层平整服帖,防护油漆涂层均匀饱满,无漏涂、流挂等常见施工问题。现场操作人员无需近身高空作业,仅通过移动端操控终端下发指令,就能全程监控施工进度,调整作业参数,省心又高效。
在安全防护与绿色施工层面,智能装备的优势更加凸显。以往人工打磨作业粉尘弥漫,长期作业易损害施工人员身体健康,高空临边作业还存在坠落风险。机器人上岗后,直接替代人员进入高危、狭小作业区域,从源头规避人身安全隐患,封闭式粉尘回收系统也极大改善施工现场环境,契合绿色低碳建造理念。
经现场实测,单台打磨机器人作业能力等同于两至三名熟练工人合力施工,腻子涂刷作业效率达到人工操作的两倍,油漆喷涂速度更是人工操作的三倍。机械设备可全天候不间断连续作业,有效压缩整体施工工期,缓解核电项目施工工期紧张、人力调配压力大的难题。按照规划,今年这两款智能机器人还将陆续进驻多处核电项目开展规模化应用,二代升级设备的优化设计工作也已启动,后续将进一步提升设备灵活性、作业速度,拓展更多施工适用场景。
“核电厂房装饰装修工序繁琐、标准严苛。智能机器人投入使用后,施工流程简洁高效,工程质量一次验收通过率显著提升,安全、效率、环保三大维度同步提质升级,彻底颠覆了延续多年的传统施工模式。”宁德核电二期工程总承包项目部负责人感慨。
拓展核电智能创新
核电建造工况复杂特殊,不同施工环节技术难点各有侧重,业内创新主体纷纷立足自身业务领域,针对性布局智能装备研发,打造各具特色的技术成果。
例如,中国广核集团有限公司团队深耕特种极限作业场景,研发出可应用于水下清理、辐射区巡检等领域的机器人,可服务于核电建造与后续运维全周期。而深耕大型基建领域的中国电力建设集团有限公司结合核电基础施工需求,围绕基坑开挖、大型设备吊装等重型工序研发智能作业装备。
除业内外,建筑行业的创新主体也积极参与其中,为核电智能装备迭代提供有力支撑。例如,民用建筑领域沉淀的墙面抹灰、智能喷涂、自主导航等成熟技术,经过定制化改造后,能够适配核电严苛施工环境;借助智能算法研发的建筑大模型优化了设备环境感知能力,推动通用施工机器人向核电特种场景适配升级。
中核集团相关负责人表示,智能化是核电产业高质量发展的核心抓手。未来,集团将秉持开放协作理念,共享技术经验、共建行业规范、共拓应用场景,推动国内核电建造朝着更智能、安全、高效的方向持续迈进。
(编辑:刘珊 实习编辑:蔡友良)