在自動化浪潮中，機(jī)器人技術(shù)迅速涌入各行各業(yè)，在推動行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的同時，也孕育著新的需求。近些年，移動機(jī)器人也開始在建筑行業(yè)中嶄露頭角，為工地注入了新的活力。
建筑業(yè)智能化轉(zhuǎn)型在即
建筑業(yè)是全球經(jīng)濟(jì)中最大的行業(yè)之一，也是自動化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐最為緩慢的行業(yè)之一。初期的巨額投資、復(fù)雜的實施過程、高昂的溝通成本以及缺乏特定的建筑工具等，共同導(dǎo)致了建筑行業(yè)自動化進(jìn)程的遲滯。
然而，隨著勞動力結(jié)構(gòu)的變化，人口老齡化對建筑業(yè)等勞動密集型產(chǎn)業(yè)的影響逐漸顯現(xiàn)。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，中國建筑工人數(shù)量在七年間減少近1000萬人，21歲至30歲的建筑工人比例逐年減少，50歲以上建筑工人的比例逐年增多。這一趨勢不僅導(dǎo)致了建筑行業(yè)的勞動力短缺，由于工人年齡的增長，工傷的發(fā)生概率也在相應(yīng)提高。因此，人們迫切需要一種能夠介入這些危險性任務(wù)并填補(bǔ)勞動力缺口的解決方案。
在此背景下，機(jī)器人在建筑工地上的應(yīng)用將成為解決途徑之一。這些機(jī)器人的優(yōu)勢顯而易見：它們能夠顯著降低人力成本和風(fēng)險，提高工作效率和生產(chǎn)力，并實現(xiàn)工地的自動化和智能化。 盡管自動化技術(shù)在建筑業(yè)的發(fā)展相對緩慢，但其在建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮主要作用的時機(jī)已經(jīng)成熟。在企業(yè)、政府和學(xué)術(shù)界的共同努力下，自主移動機(jī)器人已經(jīng)在建筑、砌筑、拆除、基礎(chǔ)設(shè)施等各個領(lǐng)域得到了應(yīng)用，為建筑行業(yè)的未來帶來了無限的可能性。
工地智變，移動機(jī)器人的五大應(yīng)用場景
移動機(jī)器人在建筑工地上的應(yīng)用正迅速改變著傳統(tǒng)施工模式。目前，移動機(jī)器人在建筑工地上主要有五大應(yīng)用場景：
1.智能搬運及配送
移動機(jī)器人能夠在工地上運送材料，如磚塊、水泥和其他建筑材料等，減輕工人的負(fù)擔(dān)并提高效率。由加拿大公司Clearpath Robotics開發(fā)的Husky機(jī)器人，被廣泛應(yīng)用于建筑工地上的物流運輸任務(wù)。它能夠攜帶重型建筑材料和設(shè)備，通過自主導(dǎo)航系統(tǒng)按照預(yù)定路徑運輸，全程無需人工干預(yù)。
Husky機(jī)器人
近期的湖南建工集團(tuán)麓山實驗室項目中，行深智能無人車被用于在工地上運送文件、材料和工具，工人只需用手機(jī)下達(dá)指令，無人車就會根據(jù)指定路線或智能規(guī)劃路線進(jìn)行運送，極大地提高了工地操作的便捷性。
行深智能無人車
2.智能巡檢
機(jī)器人可在工地上執(zhí)行定期的安全巡檢，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和工作環(huán)境，以確保建筑現(xiàn)場的安全。波士頓動力的四足機(jī)器人Spot就是一個例子，它常常被用于在建筑工地進(jìn)行安全巡檢和監(jiān)測工作，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)，以促進(jìn)施工流程和安全管理。
Spot機(jī)器人在工地
此外，還有公司開發(fā)的安防巡檢機(jī)器人可以24小時不間斷地在指定區(qū)域里面進(jìn)行巡邏執(zhí)法，機(jī)器人配備了可見光攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、氣體傳感器等檢測設(shè)備；在提供穩(wěn)定的視頻監(jiān)控畫面的同時，智能分析基于圖像識別技術(shù)，集成模式識別算法和實現(xiàn)人臉識別，安全帽佩戴識別、反光衣穿戴檢測、工服檢測、危險區(qū)域檢測識別、車輛識別、入侵檢測等，發(fā)現(xiàn)異常情況及時預(yù)警，實現(xiàn)安全預(yù)警。
3、智能測量
運用傳感器和地圖技術(shù)，移動機(jī)器人能夠掃描土地表面并繪制地圖，為后續(xù)施工提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。中建八局三公司與南京工業(yè)大學(xué)合作研發(fā)了一款自行走建筑智能測量機(jī)器人，它能夠基于BIM模型實現(xiàn)自動尋徑，并將BIM模型與現(xiàn)場坐標(biāo)系進(jìn)行智能匹配，選擇最佳坐標(biāo)對房間信息進(jìn)行全方位測量。碧桂園也有相關(guān)產(chǎn)品。
自行走建筑智能測量機(jī)器人
碧桂園測量機(jī)器人
4.輔助施工
移動機(jī)器人還可用于輔助施工工作，比如提供組裝輔助和簡單施工任務(wù)執(zhí)行。在這一方面，碧桂園無疑是走在行業(yè)前列的，截至2022年4月底，碧桂園集團(tuán)全資子公司博智林機(jī)器人公司已有21款建筑機(jī)器人投入商業(yè)化應(yīng)用，其中包括混凝土天花打磨機(jī)器人、地面整平機(jī)器人、測量機(jī)器人、噴涂機(jī)器人等多種不同類型的機(jī)器人，極大地提高了施工效率。
此外，中建八局自主研發(fā)的多種建筑機(jī)器人及“蒼穹”系統(tǒng)也已投入一線實戰(zhàn)，包括橡塑保溫板下料機(jī)器人、焊接機(jī)器人及工裝、安裝管道螺紋連接自動擰緊機(jī)具、智能抹灰機(jī)器人等，實現(xiàn)了施工過程的高度智能化和自動化。
瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研發(fā)了可以自動綁扎鋼筋的機(jī)器人 in-situ fabricator robot，工程師只需使用設(shè)計好的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編程，之后該機(jī)器人將自動構(gòu)建框架。
in-situ fabricator robot
美國GILBANE公司去年開始使用一些移動機(jī)器人來提升工作效率，機(jī)器人四處行駛并使用360度相機(jī)收集圖像，然后，辦公室的工程師和經(jīng)理調(diào)出這些圖像，并與GILBANE在計算機(jī)上的建筑信息模型進(jìn)行并排比較，以確保工作準(zhǔn)確無誤。當(dāng)前，該公司的移動機(jī)器人車隊有30臺機(jī)器人，包括輪式和履帶版本。每臺機(jī)器人續(xù)航六個小時，并且可以將停在最近的基地自主充電。
GILBANE公司應(yīng)用的移動機(jī)器人
5.維護(hù)和清潔
機(jī)器人可以在工地上進(jìn)行定期清潔和維護(hù)，確保設(shè)備和環(huán)境的良好狀態(tài)。以色列公司天際線機(jī)器人研發(fā)的OZMO是一種專為玻璃清潔而設(shè)計的機(jī)器人，它能夠自動爬升和清洗建筑外墻的玻璃。
以色列公司天際線機(jī)器人研發(fā)的Ozmo
此外，碧桂園樓層清潔機(jī)器人可以在施工現(xiàn)場自動執(zhí)行工作，清理小石塊和灰塵，所過之處地面變得潔凈如新。
碧桂園樓層清潔機(jī)器人
構(gòu)筑未來，移動機(jī)器人在建筑業(yè)的發(fā)展?jié)摿?/strong>
中國作為建筑大國，擁有全球最大的建筑市場。近年來，中國在建筑機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，但大部分技術(shù)專利還在研發(fā)階段。與此同時，從全球市場來看，目前至少有10個國家已涉足建筑機(jī)器人的開發(fā)，其中，美國擁有較多的建筑機(jī)器人初創(chuàng)企業(yè)，產(chǎn)品類型多樣，且產(chǎn)品商業(yè)化進(jìn)程較快，在建筑機(jī)器人行業(yè)處于領(lǐng)先地位。
對于國內(nèi)在移動機(jī)器人在建筑行業(yè)的未來發(fā)展，住建部在2022年發(fā)布的《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指明了方向。規(guī)劃中明確強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)新型傳感、智能控制、多機(jī)協(xié)同、人機(jī)協(xié)作等建筑機(jī)器人核心技術(shù)的研究，同時制定關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成一批建筑機(jī)器人標(biāo)志性的產(chǎn)品。此外，規(guī)劃還鼓勵積極推進(jìn)建筑機(jī)器人在生產(chǎn)、施工、維保等環(huán)節(jié)的典型應(yīng)用，重點推進(jìn)與裝配式建筑相配套的建筑機(jī)器人應(yīng)用，以輔助和替代那些“危、繁、臟、重”施工作業(yè)。我國建筑機(jī)器人行業(yè)正由萌芽期邁向成長期，企業(yè)數(shù)量逐漸增多，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步確立，相關(guān)政策法規(guī)等輔助配套也開始落地。
未來，建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展將取決于多種形式的自動化。從數(shù)據(jù)收集和分析，到現(xiàn)場實地施工，再到后期安全維護(hù)，移動機(jī)器人的角色將變得愈加關(guān)鍵，它們不僅是簡單的施工工具，更是建筑領(lǐng)域智能協(xié)作的先鋒。隨著科技的飛速發(fā)展和機(jī)器人技術(shù)的日益成熟，自主移動機(jī)器人在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用將迎來更為廣泛和深入的拓展，我們將目睹機(jī)器人在協(xié)同作業(yè)、智能決策等方面的更為出色的表現(xiàn)。
可以看出，伴隨著技術(shù)的不斷成熟，移動機(jī)器人的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。2023年12月12-14日，由CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦的“2023年中國移動機(jī)器人（AGV/AMR)產(chǎn)業(yè)發(fā)展年會”將重磅開啟，屆時，移動機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)將共聚一堂，探討更多移動機(jī)器人新技術(shù)以及新應(yīng)用。
建筑業(yè)智能化轉(zhuǎn)型在即
工地智變，移動機(jī)器人的五大應(yīng)用場景
此外，中建八局自主研發(fā)的多種建筑機(jī)器人及“蒼穹”系統(tǒng)也已投入一線實戰(zhàn)，包括橡塑保溫板下料機(jī)器人、焊接機(jī)器人及工裝、安裝管道螺紋連接自動擰緊機(jī)具、智能抹灰機(jī)器人等，實現(xiàn)了施工過程的高度智能化和自動化。
瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研發(fā)了可以自動綁扎鋼筋的機(jī)器人 in-situ fabricator robot，工程師只需使用設(shè)計好的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編程，之后該機(jī)器人將自動構(gòu)建框架。
構(gòu)筑未來，移動機(jī)器人在建筑業(yè)的發(fā)展?jié)摿?/strong>
