我們正處于建筑機(jī)器人蓬勃發(fā)展的時(shí)代。2022年，全球建筑機(jī)器人市場(chǎng)價(jià)值為1.682億美元，預(yù)計(jì)到2032年將達(dá)到7.746億美元。這意味著，10年間市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)了360%以上！

建筑機(jī)器人已經(jīng)存在了幾十年，但直到最近才開(kāi)始流行起來(lái)，這主要是由于2020年COVID-19疫情爆發(fā)后，建筑行業(yè)對(duì)機(jī)器人的興趣和采用日益增加。

什么是建筑機(jī)器人？

時(shí)至今日，建筑業(yè)仍然是世界上勞動(dòng)密集程度最高的行業(yè)之一，并且正在努力解決與質(zhì)量、時(shí)間表、安全和復(fù)雜環(huán)境相關(guān)的問(wèn)題。根據(jù)歐洲建筑業(yè)聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)，2023年，81%的企業(yè)受到材料和能源價(jià)格上漲的威脅，67%的企業(yè)強(qiáng)調(diào)該行業(yè)技術(shù)員工短缺。

進(jìn)入建筑機(jī)器人領(lǐng)域！

那么，機(jī)器人是如何工作的呢？機(jī)器人技術(shù)是將計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)械和電氣工程相結(jié)合的工程分支。近年來(lái)，它已擴(kuò)展到建筑領(lǐng)域，開(kāi)辟了一系列新的可能性。

更具體地說(shuō)，建筑行業(yè)的機(jī)器人解決方案可以自動(dòng)化挖掘、運(yùn)輸、起重、混凝土施工和拆除等重型設(shè)備和車(chē)隊(duì)。同時(shí)，先進(jìn)的建筑技術(shù)也在利用機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器輔助解決方案進(jìn)行廢物管理、任務(wù)自動(dòng)化、工業(yè)化建筑和3D打印等活動(dòng)。

建筑機(jī)器人的主要優(yōu)勢(shì)

建筑機(jī)器人有可能徹底改變整個(gè)行業(yè)。以下是一些主要優(yōu)勢(shì)：

提高工作效率

機(jī)器人和自動(dòng)化機(jī)械不會(huì)出現(xiàn)人類(lèi)的癥狀，如疲勞、倦怠或?qū)χ貜?fù)的過(guò)程缺乏興趣。因此，機(jī)器人可以更有效地處理重復(fù)性或單調(diào)的任務(wù)，因?yàn)槠胀ㄈ丝赡軙?huì)覺(jué)得這些任務(wù)單調(diào)乏味，甚至可能因?yàn)槠v和環(huán)境干擾而容易犯錯(cuò)。

但這并不是說(shuō)機(jī)器人是完美的；它們必須由熟練的工人定期維護(hù)，以提供一致的工作質(zhì)量，為建筑帶來(lái)巨大的效率。

降低運(yùn)營(yíng)成本

在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，意味著更低的運(yùn)營(yíng)成本和相關(guān)費(fèi)用。由于機(jī)器人比人類(lèi)員工可以工作更長(zhǎng)時(shí)間，而且準(zhǔn)確性更高，所以這種好處是天生的。

然而，人類(lèi)仍然需要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程、控制和操作。這就是為什么需要更高技能的勞動(dòng)力來(lái)學(xué)習(xí)管理這些正在成為主流的新技術(shù)。

改善健康與安全

一個(gè)更可控的環(huán)境意味著更少的工傷事故。長(zhǎng)期以來(lái)，由于工作的性質(zhì)，建筑行業(yè)一直是最危險(xiǎn)的行業(yè)之一：繁重的工作、危險(xiǎn)的因素以及有些危險(xiǎn)的地形或平臺(tái)。使用建筑機(jī)器人可以大大減少建筑工地的傷害。

優(yōu)化設(shè)計(jì)靈活性

自羅馬時(shí)代以來(lái)，建筑業(yè)不斷發(fā)展，以反映環(huán)境和社會(huì)的變化。然而，許多當(dāng)前的建筑方法仍然沿用幾十年前的方法。對(duì)于創(chuàng)新建筑企業(yè)而言，機(jī)器人是一個(gè)新朋友。其可以被編程或設(shè)計(jì)來(lái)執(zhí)行不同的任務(wù)，讓建筑企業(yè)有機(jī)會(huì)在建筑流程和方法上更具創(chuàng)造性和效率。

促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展

機(jī)器人創(chuàng)新有助于開(kāi)創(chuàng)可持續(xù)建筑實(shí)踐的新時(shí)代，大大減少了建筑過(guò)程中的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的影響。機(jī)器人可以通過(guò)精確測(cè)量和切割材料、回收可回收或有價(jià)值的物品，以及延長(zhǎng)材料壽命和效用來(lái)優(yōu)化資源，從而促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

此外，機(jī)器人的自動(dòng)化能力可以更快地完成項(xiàng)目，降低能耗，從而最大限度地減少建筑活動(dòng)的環(huán)境碳足跡。

建筑業(yè)使用哪些類(lèi)型的機(jī)器人，以及執(zhí)行哪些任務(wù)？

如今，機(jī)器人系統(tǒng)正在不斷研發(fā)中，以便能夠處理多種任務(wù)。雖然有些機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)在使用中，但這些多功能機(jī)器在整個(gè)建筑價(jià)值鏈中都有廣泛應(yīng)用，從設(shè)計(jì)到拆除。

讓我們來(lái)探討一下在建筑領(lǐng)域開(kāi)辟新領(lǐng)域的三大類(lèi)機(jī)器人。

固定式機(jī)器人

此類(lèi)機(jī)器人無(wú)需改變位置即可運(yùn)行?！肮潭ā币馕吨鴻C(jī)器人的底座在運(yùn)行時(shí)不會(huì)移動(dòng)。在此類(lèi)別中，固定機(jī)器人可細(xì)分為龍門(mén)機(jī)器人、機(jī)械臂和纜繩機(jī)器人。

• 龍門(mén)機(jī)器人是一種架空系統(tǒng)，帶有可水平移動(dòng)的連接機(jī)械手。在建筑中，它通常用于拾取和放置操作和焊接。一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)是這些機(jī)器人受地面空間限制的限制較少。
• 機(jī)械臂，也稱(chēng)為關(guān)節(jié)機(jī)器人，是制造、機(jī)械和工業(yè)自動(dòng)化的支柱。這些是建筑業(yè)中最普遍的機(jī)器人。其主要任務(wù)包括更快地進(jìn)行焊接、處理材料、熱噴涂、噴漆、鉆孔和廢物分離過(guò)程。
• 電纜機(jī)器人使用纜繩和執(zhí)行器進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)執(zhí)行特定操作，例如移動(dòng)纜繩。這些機(jī)器人因其能夠覆蓋大面積區(qū)域并處理重負(fù)載而脫穎而出。

移動(dòng)機(jī)器人

移動(dòng)機(jī)器人施工系統(tǒng)為加快施工提供了尖端解決方案。由于其機(jī)動(dòng)性，可以建造比其尺寸更大的結(jié)構(gòu)，并且其在不平坦地形上的優(yōu)勢(shì)使其成為眾多應(yīng)用的必備品。這些機(jī)器人分為四類(lèi)：

• 輪式移動(dòng)機(jī)器人使用方便，與其他解決方案相比，對(duì)地面的磨損更小。由于其與地面持續(xù)接觸，因此平衡性極佳。一個(gè)典型的例子是自動(dòng)行走挖掘機(jī)Heap，它最初用于精確挖掘具有獨(dú)特形狀的路堤。
• 行走移動(dòng)機(jī)器人具有多功能性、效率和在柔軟和不平坦的地形上操作的能力。其具有出色的機(jī)動(dòng)性、能源效率、穩(wěn)定性和對(duì)地面的最小影響。此外，其還擅長(zhǎng)在環(huán)境中穿越障礙物或間隙。
• 飛行移動(dòng)機(jī)器人在建筑施工中具有顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠湎说孛嬉苿?dòng)的限制，也不需要腳手架。這些機(jī)器人可以在空中漂浮和導(dǎo)航。
• 游泳移動(dòng)機(jī)器人在AEC行業(yè)尚未普及，但其代表了移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域最令人興奮的分支之一。一個(gè)例子是OceanOne，它利用先進(jìn)的遙控車(chē)輛并結(jié)合了人形機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。例如，它具有用于檢索物品的機(jī)械手，模仿人類(lèi)的動(dòng)作。

群體機(jī)器人

群體機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)作和同時(shí)執(zhí)行任務(wù)，是一種尖端解決方案。在建筑領(lǐng)域，群體機(jī)器人由許多小型機(jī)器人組成，無(wú)需任何指導(dǎo)即可完成設(shè)計(jì)。

其按照規(guī)劃好的路線行駛以避免相互碰撞，從而減少了事故，并以較低的成本和風(fēng)險(xiǎn)建造了令人印象深刻的建筑，確保了建筑工地的安全。

主要解決方案

工業(yè)化建筑

工業(yè)化建筑憑借其簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，成為建筑行業(yè)的熱門(mén)話題。全球預(yù)制房屋市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到約229億美元，2023年至2028年的年均增長(zhǎng)率為4.8%。

如今，建筑企業(yè)正在將機(jī)器人技術(shù)融入工業(yè)化建筑，增強(qiáng)自動(dòng)化裝配線，并將人工智能融入供應(yīng)鏈。這些工具可以更高效地生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。有必要強(qiáng)調(diào)機(jī)器人在工業(yè)化建筑行業(yè)革命中的作用：

• 在一些“非現(xiàn)場(chǎng)”安裝中，零部件的制造是在工人監(jiān)督的機(jī)器人的幫助下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的。然后，在裝配過(guò)程中，機(jī)器人自動(dòng)完成這些部件的裝配。
• 使用機(jī)器砌磚越來(lái)越普遍，節(jié)省了時(shí)間，并提高了建筑工地的安全性。
• 如今，3D打印機(jī)是機(jī)器人在建筑領(lǐng)域的主要應(yīng)用之一，可以制造各種材料和結(jié)構(gòu)。

土方工程

施工初期，挖掘工作本身就容易發(fā)生許多不可預(yù)見(jiàn)的事故，主要涉及工人安全，尤其是當(dāng)工作的地形條件發(fā)生突然變化時(shí)。進(jìn)行土方工程，即在土地成為施工現(xiàn)場(chǎng)之前進(jìn)行的初步挖掘或筑堤，需要投入人力和物力。

先進(jìn)的建筑機(jī)器人通過(guò)自動(dòng)化清理和土方任務(wù)或管理高風(fēng)險(xiǎn)材料，是提高挖掘項(xiàng)目安全性的關(guān)鍵。

鋪路

鋪路涉及在施工現(xiàn)場(chǎng)的不同區(qū)域用各種材料覆蓋挖掘出的土地。為了節(jié)省成本并獲得更好的結(jié)果，資源需要適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件。機(jī)器人技術(shù)在這一施工階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用，常見(jiàn)用途包括通過(guò)雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別、區(qū)域讀取和3D建模。有些機(jī)器人甚至是專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)鋪路而設(shè)計(jì)的。

項(xiàng)目管理

在前一種情況下，無(wú)人機(jī)可以在項(xiàng)目管理中發(fā)揮關(guān)鍵作用。許多企業(yè)已經(jīng)利用無(wú)人機(jī)執(zhí)行各種任務(wù)，從提供項(xiàng)目景觀洞察的3D建模到先進(jìn)的空間檢測(cè)功能，無(wú)人機(jī)正在重塑項(xiàng)目管理格局。

拆除

最后，建筑機(jī)器人技術(shù)催生了諸如拆除機(jī)器人等突破性的解決方案。其能夠以創(chuàng)紀(jì)錄的速度拆除建筑物，從而為項(xiàng)目節(jié)省時(shí)間和成本。