線控機械人高空工作 髹油砌磚件件皆能

劉達銘
線控砌磚機械人研究項目負責人中大機械與自動化工程學系劉達銘教授,參與抹窗機械人以至機械義肢的應用,他說機械人不會完全取代建築工人。

新科技速遞

本港建築工地自動化,取代人力的機械人,多數是機械臂和搬運AGV機器人。但是工地面積大,負重高,負責高空牆身等飛簷走壁工作,如何以機器人代勞?一直是問題。

處理大空間工程,一般靠搭建棚架和高空吊船。中文大學研究開發線控機械人,取代一些高空工作,負重較大,以往需技術人手,而危險性高、工作環境惡劣的工種。線控機械人甚至應用在校內建築項目,創作較難以人手完成的建築作品。

再生園
再生園重建項目由中大建築學院Adam Fingrut教授及中大機械及自動化工程學系劉達銘教授團隊合作,以CU-Brick建造。

 高空運作來去自如

研究項目負責人、中大機械與自動化工程學系劉達銘教授博士論文,就是研究線控機械人。項目獲創新科技基金贊助,試驗應用在政府項目。

中大工程及建築專家合作研發的全自動化多功能線控機械人系統,以機械夾爪、以數根纖幼的纜線及絞盤,用於砌磚、搬運,甚至是清潔和髹油。

線控機械人優點為承重力遠比無人機為高,原理上似建築用天秤,分別以8根線同時拉動。「馬達同步協調一致,機械人靈活自如,下一步建立輕便支架,甚至可摺疊,輕便易於裝拆可攜帶支架,快速在工地搭建,部分場景亦可利用現有支點。」劉達銘說。

線控機械臂
線控機械臂可應用於不同場景,包括髹油及砌磚,研究團隊正測試用機械臂抹窗。

取代危險工種

線控機械人立體空間快速移動,半空以不同機械完成各種動作,如抹玻璃牆幕,甚至外牆掃髹上圖案,安放摏柱和灌漿等,外國亦研究以線控機械人3D打印建築;實驗也取代危險工種;正與渠務署合作,清潔大型的污水箱。

劉達銘表示線控機械人可於大範圍操作,以抹窗機械人來說,4個支點就可工作。團隊正與香港創新科技局合作,試驗抹窗及髹油機械人,並研究商業可行性。抹玻璃牆幕屬高危行業,作業艱苦,工人高空吊船上作業,願意入行工人愈來愈少,急須自動化取代人力。

「吊船高空上工作,須逐日購買適當保險;按經驗和工種計算,極之麻煩,吊船上日曬雨淋,技術員從地面控制機械人,即使不全自動化,危險性也大減。」

線控機械人編程計算每條線伸縮長度;數學上線控機械人分析複雜。「線控機械人可通過控制器或高階ROS作業系統編程,只是控制數學原理則不一樣。」

CABLEROBOT
建築師只把設計藍圖、規則等輸入電腦,系統計算每一磚塊對應位置,以纜線和機械夾爪,精準完成砌磚及相關工程,確保結構穩妥。

針對複雜建築設計

線控機械操作的另一優點為結合電腦,以往建築外形設計複雜,以人手施工較難完成,除了考慮成本,也難絕對精確,維護成本亦高。香港西九龍文化區Norman Foster天幕獲獎設計,就因維護成本過高被迫放棄。

中大機械與自動化工程學系與建築系合作,裝組「CU-Brick」線控砌磚機械人系統,現正於香港科學館展出,纜線和絞盤輕便,拆卸和安裝簡易,不同建築材料均能可應用這套系統,包括了木材、磚塊、水泥。

建築師只把設計藍圖、規則等輸入電腦,系統計算每一磚塊對應位置,以纜線和機械夾爪,精準完成砌磚及相關工程,確保結構穩妥。

中大亦以「CU-Brick」完成校園另一建築「再生園」工程。「再生園」位於逸夫學院,目前是令廢物重獲新生,設置了回收屋,收集書本、橫額、舊衣、玩具、電器、鐵罐及玻璃瓶等廢棄物品,鼓勵再用或轉贈。

「再生園」由建築系設計,亦難以人手製作結構,展示線控砌磚機械人優點,完成複雜設計人手難完成建築,又不導致成本上升,對於未來建築業,甚有啟發性。

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *