详解自动焊接机器人 | 在超高层钢结构项目中的应用（一）

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超高层钢结构建筑焊接普遍存在的难点

超高层钢结构焊接工作量和难度经常超乎常人想象。超长焊缝焊接、一级全熔透焊缝质量要求、100%无损探伤检测，每道焊缝需要与焊工一一对应，焊接人工成本、时间成本和管理成本不菲。

大量高空作业，工人来回穿梭，十分危险。企业运营风险高，发生事故后，用人单位将面临严重的扣分及惩罚。长期离乡别井，工作环境恶劣，职业病困扰，优质的焊接工人越来越短缺。

▲传统焊接环境

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现场焊接往工业化、机器化转变势在必行。RBS-SPI技术从设计出发，融合工业化、标准化、装配化等先进设计理念，为实现现场“装配式钢结构+机器人焊接”创造土壤，埋下新技术的种子。

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RBS-SPI快速施工方案简介

超高层全装配式钢结构工业化体系（Super High-Rise Prefabricated Steel Structure Industrialization System），简称SPI体系，是RBS在大量超高层设计经验基础上，独立研发的，适用于高层钢结构工业化设计和施工的一体化方法，是未来超高层钢结构工业化的发展方向。

结合大量超高层钢结构工程实际，SPI体系确定了一系列与其内涵紧密相关的关键技术，如：

SPI体系综合技术

钢结构快速安装技术

钢结构现场自动焊接机器人技术

防火材料的工业化集成技术

逆做法和SPI体系相结合工法等等

研发团队合影（上海工艺试验）

研发团队合影（合肥工艺试验）

研发团队合影（珠海工艺试验）

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焊接机器人的应用现状

目前房建领域的焊接机器人多应用于工厂焊接，现场机器人焊接以科研性质居多，目前个别超高层项目，有类似科研课题，但后续推广、再应用案例很少。

工程界大规模应用的成熟焊接机器人产品还是空白，原因是焊接环境和机器设备等多方面的。

传统结构工程师没有为工业化施工、机器人焊接创造便利的设计、施工条件，机器焊接推广难度大。

传统结构构件多采用内置型钢形式，标准化程度低，焊接施工环境恶劣。

常见的钢管混凝土柱、外包钢板剪力墙，由于安装原因，吊装耳板、现场构件拼装误差大等原因，对机器人焊接效率影响大。

机器人跨界应用，跨学科技术要求高，目前市场常见的焊接机器人智能化程度低、轨道铺装、示教耗时长。

房建领域的现场焊接，施工位置需要频繁地转换。传统的焊接机器人设备的转运、就位、安装困难。

焊接前铺设大量的轨道以及增加大量的高空作业，现场更需要轻型简易的焊接机器人及配套工装。

有轨式焊接机器人

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博清科技有限公司简介

博清科技致力于成长为爬行焊接机器人行业领导者，公司成立于2017年1月，专业从事爬行焊接机器人系统研发、制造与焊接技术服务，是国家高新技术企业。公司设有院士专家工作站，拥有以潘际銮院士为核心的专家团队，在总经理冯消冰的带领下，组建焊接工艺、机械、电控、图像处理、项目管理等领域技术和管理团队，将无轨导全位置爬行焊接机器人推广应用至油气化工、船舶制造、核电、能源、轨道交通等多个领域的大中型结构件自动化焊接。

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BOT-RBS定制机介绍

无导轨全位置爬行焊接机器人总流程图

BOT-RBS箱型构件爬行定制机

无轨导全位置爬行焊接机器人是一种无需轨道无需导向可自主追踪焊缝的智能特种机器人系统，该机器人主要由爬行机本体、电气控制柜、机器视觉跟踪系统及焊接负载组成，该系统可有效解决大型结构件在工程现场的自动化焊接。

BOT-RBS圆管构件爬行定制机

无轨导管道焊接机器人是专门针对管道全自动焊接研发的特种机器人，可适用管径φ168mm‑φ1800mm，该机器人主要由爬行机本体、控制柜、机器视觉跟踪系统及焊接负载组成，在焊接过程中无需轨道、无需导向，通过机器视觉跟踪系统实时获取焊缝宽度、深度、角度等坡口信息，实现±0.2mm精度自动跟踪焊接。

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典型构件的自动化焊接解决方案

结合RBS-SPI快速施工技术，对超高层钢结构建筑进行工业化、标准化、装配化的设计，外框柱采用矩形（或圆形）钢管混凝土柱，核心筒采用离散化的外包钢管混凝土剪力墙，为实现现场“装配式钢结构+机器人焊接”创造条件。

▲RBS-SPI快速施工及现场焊接机器人应用视频

对于单个矩形构件（矩形钢管砼柱、外包钢管砼剪力墙）的焊接，可采用BOT-RBS箱型构件爬行定制机。两台焊接机器人反对称同时焊接，避免焊接变形过大。起焊处采用简便的磁吸式工装，为焊接机器人起焊创造条件。

对于采用RBS-SPI快速施工技术的核心筒（外包钢管砼剪力墙），也可采用BOT-RBS箱型构件爬行定制机。在相邻两个墙肢之间安装简便的磁吸式工装，形成连续的机器人行走路线，机器人粗略就位后可自主寻找焊缝连续施焊，大幅提升焊接效率。4台焊接机器人在核心筒内外对称同时施焊（如下图红色箭头示意），减少焊接变形及累积误差。

对于单个圆形构件（圆形钢管砼柱）的焊接，可采用BOT-RBS圆管构件爬行定制机。一台焊接机器人按照顺、逆时针交替行走的路径焊接，避免焊接变形过大，起焊点可在圆管对接处任意选取位置。

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试验室试验

焊接机器人机载激光自动识别、跟踪焊缝

BOT-RBS箱型构件爬行定制机 自动连续施焊

焊缝外观质量

BOT-RBS圆管构件爬行定制机 自动连续施焊

焊缝外观质量

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结 语

RBS-SPI快速施工技术，对超高层钢结构建筑进行工业化、标准化、装配化的设计，为无轨道、无导向、全位置、自适应的现场施工用自动焊接机器人（BOT-RBS定制机）在实际建筑工程当中的应用奠定了坚实基础。RBS-SPI快速施工技术及与之配套的BOT-RBS定制机未来在建筑工程市场具有广阔的应用场景和市场空间。

无轨道、无导向、全位置、自适应、现场施工用自动焊接机器人诞生！