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年轻人不愿当建筑工,他研发建筑机器人在工地铺瓷砖当小工

2019-07-15 12:02:54

毛家振和他的研究团队。

不到一年时间,广东博智林机器人公司实验中心走出了一批建筑机器人,在建筑工地上进行地面抹平、铺瓷砖、墙面喷涂等工作调试。它们都出自毛家振的研发团队,而他也成为了建筑机器人研究一院一〇一所的负责人。

一年前,顺德北滘,一座面积达11.2 平方公里的中国最大机器人谷拔地而起。碧桂园集团选址于粤港澳大湾区这一核心腹地,5年斥资800亿元,成立全资子公司——广东博智林机器人公司(下称“博智林”),欲引进1万名顶尖机器人专家及研发人员,打造世界级机器人制造与应用高地。听闻这一全球“征集令”,在新加坡生活十多年的毛家振坐不住了。“作为一名机械研发工程师,我一直关注着机器人领域的发展,希望能把所学技术带回国,运用到新兴产业中”。

当前中国的建筑业农民工,平均年龄近40岁,并且基本没有新鲜血液补充。我们要培养新一代的建筑工人,不是单纯地体力劳动,而是能操控和维修机器人的年轻工人。回过头来,这也能倒逼机器人的建筑工艺不断优化。——“建筑机器人”研发设计师毛家振

深海采油,升级油气开采设备

2002年,毛家振前往新加坡留学,此后十年间,他完成了从本科到博士阶段的学习,主要研究新材料与新产品在石油天然气领域中的应用。“我读博时,目的很明确,就是要走产业化道路,把当前有潜力的技术转化为生产力,并能在 -5年内落地应用”。

毕业那年,毛家振加入了全球最大的油田技术服务公司——斯伦贝谢的新加坡分公司,从事上游核心产品的技术研发工作。这是一家有着近百年历史的老牌企业,毛家振所瞄准的,是其先进而完善的产品开发体系。“它们的框架和制度十分细致、成熟,产品的可靠性和安全性做得非常好,有助于我积累丰富的经验”。

要知道,石油开采方法主要有自喷采油和人工举升:油层物性好、压力高的油井,油气可自喷到地表;反之,当地层能量不足以将油气举升至地表时,就需要人工补充能量,进行人工举升。毛家振解释说,石油开采都是由浅入深,当挖到一定程度后,现有的产品往往无法满足深海的作业条件。“包括压力、温度,越往深海时,产品性能要求越高,开采成本也越高,每个平台日均花费高达百万美金”。

此时,深海采油产品对可靠性至关重要。“要保证产品不出现故障,就算遇到故障,也要用最快的时间解决”。毛家振带领着团队,对墨西哥湾海域使用的一款油气开采设备进行升级,从产品系统开发的技术突破,到产品功能的研制,以及后期运行和维护的机制标准。

2015年,新产品高温高压高可靠性深海人工升举系统的诞生令团队沸腾了。“在机器恶劣的条件下,它的可靠性、对环境的适应性,都提高了2- 倍,这是行业技术上的突破”,毛家振欣喜地说。

研发新材料, D打印螺旋桨

2017年5月,荷兰达门船舶集团宣布,在鹿特丹增材制造实验室(RAMLab)中成功研发出第一个船舶 D打印螺旋桨。其命名为“WAAMpeller”,是世界上首个获得船级社认证,可以直接投入使用的 D打印螺旋桨。“老东家”传来的喜讯,一下子勾起了毛家振的回忆。

在斯伦贝谢,成熟的产品研发程序让新人快速上手,按照既定程序就可以把产品做出来。但于毛家振而言,“这就容易在技术和视野上受限,失去独立思考和创新的空间”。他明白自己的兴趣点在于,“利用新材料、新能源进行产品研发”。

随后,毛家振任职于荷兰达门船舶集团的高级研发工程师,开始研发新型产品,包括 D打印的螺旋桨、用高分子复合材料制作的海上救援快艇,等等。

“实际上,很多新兴产业领域已有丰富的研究成果,但缺少一个牵头人将这些成果集中起来,定义出一个产品形态,通过反复实验和测试让技术落地应用”。毛家振说, D打印领域就是如此。在他看来,用 D打印制作船用螺旋桨再适合不过。由于螺旋桨的形状是不规则的,曲面多,且在海底受力复杂,对生产材料和工艺的要求很高。“原始的用铸造或车工的‘剪裁式’制作,是将大的合金材料做出来再进行切割,而 D打印属于‘增材式’,用颗粒粉尘一点点从小到大做出来,在性能、成本上有极具优势”。

但这是一项“从0到1”的挑战,“既没有一款好的材料和工艺配方,能让产品完全满足应用条件。而且,国内外也没有现成的产品标准,必须重新制定一套从设计、开发、生产、验证到使用的方法”。毛家振说,技术证明容易,难在从法规和条款上形成标准。

于是,毛家振带领团队花了半年来研究新材料,设计出合适的产品耗时一年多,再用了半年去突破规范与认证标准。他记得自己离开时, D打印螺旋桨的首次海上正式测试和使用已完成,“稳定性、耐久性、耐腐蚀性、抗震减噪等性能都大大提升了”。

回国发展,向建筑机器人迈出第一步

多年的石油与天然气行业从业经历,让毛家振积淀了丰富的智能化设备开发和应用、新工艺研发、结构仿真等经验,成为机械设计研发领域的稀缺人才。眼看着事业正如日中天,他却突然选择了回国。

“传统行业有一定的瓶颈,尤其是石油天然气领域,并非一个鼓励创新的朝阳企业。”毛家振说,当听闻博智林正向全球引才引智,大手笔地打造机器人谷,研发设计第一款建筑机器人,他认为时机来了,“我一直关注着机器人领域的发展,希望能把所学技术带回国,运用到新兴产业中”。

面对这一全新的行业,“懂建筑的不懂机器人,懂机器人的又不懂建筑。国外有很多失败的尝试,没有真正产品化。”毛家振决定,“要真正把二者结合,我们选择,做机器人的人迈出第一步”。2018年8月,带着国外掌握的那一套成熟的产品开发理念与体系,毛家振进入了博智林的建筑机器人研发团队。

话虽如此,建筑环境是一个非结构化的复杂环境,与工厂机器人的应用环境全然不同。“工厂里可以人为规划得很完美,地面平整、物品摆放规范,但建筑工地现场无法做到,人员和场地混乱,整个应用场景十分复杂。”毛家振解释说,土木行业是一种粗放型行业,而机器人又是精密设备,两者具有天然的不匹配性。“如果要把两个行业地拉到一块儿,当中有很多冲突和矛盾需要解决”。

去年国庆节过后,毛家振正式负责接手这个研发团队。为了更加深入了解建筑工艺,他不断前往工地现场调研,“就在现场待着,看工人怎么工作,对他们的动作、工艺,每一个细节都要清楚,还要了解施工要求和验收标准”。毛家振说,铺砖、喷涂、制模板、贴墙砖墙纸……工地上能想到的工种,他几乎都干过。

0多款建筑机器人正在研发

“最有成就感的,就是自己带着团队从去建筑工地了解需求开始,逐步设计建筑机器人方案,最后让方案变成样机。”6月14日,在博智林的实验中心,毛家振兴奋地告诉记者。短短十个月,他所带领的团队从最初的七八个人,成长为200多人的建筑机器人研究院一所,他任副所长。并且, 0多款机器人设备正在研发当中,其中7款已开始测试使用,在建筑工地上进行地面抹平、铺瓷砖、墙面喷涂等工作调试。

这令人惊叹的研发速度,既得益于毛家振心中那套先进的产品开发思路,更离不开公司在资金和人员上的大力投入。他介绍说,团队的人员结构十分“有趣”,“有作为主力的研发人员,有从地产项目调动的建筑工程师、专家,也有一线经验丰富的工人,还有一些职业学校的毕业生,作为梯队人才”。

“这不光是要改变产业形态,还要改变人才结构”。毛家振提到,当前中国的建筑业农民工,平均年龄近40岁,并且基本没有新鲜血液补充。“我们要培养新一代的建筑工人,不是单纯地体力劳动,而是能操控和维修机器人的年轻工人”。回过头来,这也能倒逼机器人的建筑工艺不断优化。

那么,建筑机器人何时能真正发挥?毛家振说,目前人工成本在不断上升,而设备成本在下降,二者有一个吻合的交点。“目前看来,这个零界点就要到来了,我们正为之努力。到那个时候,建筑机器人就可以大量使用了”。

采写:南都记者 莫郅骅 图片:受访者提供

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