什么是建筑机器人？

当前传统建筑业正面临诸多制约，在产业数字化时代背景下，亟需进行一场深刻变革。在科技迅猛发展的当下，机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。无论是考虑建筑效率、质量、安全性还是成本，机器人的应用成为实现智能建造的关键。

建设机器人从发明到现今已经历了一百多年的历史，先后经历了机械传动和液压传动两代。现机器人化的工程机械被称为第三代，称为工程机械发展的里程碑。建设机器人能遥控、自动和半自动控制，可以在自然环境中进行多种作业，其中以自然作业为最大特征。建设机器人的机种很多，按其共性技术可归纳为三种：操作高技术、节能高技术和故障自行诊断技术。其研究内容丰富，技术覆盖面广，随着机器人技术的发展，高可靠性、高效率的建设机器人已经进入市场，并且具备广阔的发展和应用前景。

当前，以机器人应用为代表的智能建造正逐步改变建筑行业，在提高效率、降低成本等方面，发挥更为重要的作用。这也有效解决了国家“双碳”背景下，传统建筑行业材料浪费、碳排放量大、用工难等问题，建筑机器人通过数字化、智能化系统管理和标准化作业，可显著提高作业质量和效率，在有效减少建材浪费和碳排放的同时实现提质增效。

蜂群机器人将如何改变建筑业？

在建筑行业，安全问题是至关重要的。但有时施工阶段的环境显然是不安全的，没有用人工可以解决问题的方案，比如在堤坝倒塌时要求工人去加固堤坝，就没有工人会愿意去。但是，如果能在不冒生命危险的情况下建造那堵墙呢？这就是蜂群机器人（Swarm-bots）的用武之地。

蜂群机器人是一个科技奇迹，它利用了机器人的优点，并充分发挥出”人多力量大“的特点。其设计理念是利用大量非常简单的机器人来组建一个没有中心指导的架构。这些机器人的体能有限，编程能力不强，但却能制造出惊人的东西。通过这种方式，大量简单的低成本机器可以替代成本高昂的高性能机器，在那些对人类风险太大的地方快速地搭建建筑。

蜂群机器人的一个灵感就来自渺小的白蚁。尽管白蚁的体型很小，但它是自然界最有创造力的建筑师之一，而且在很多情况下，它能够创造出令人叹为观止的非常复杂的泥浆蚁窝。有趣的是白蚁如何做到这一点的，因为它们并不是遵循某个中心位“建筑师”白蚁的命令，而是将行为规则铭刻在其DNA中。

哈佛大学自组织系统研究小组的团队参照白蚁，设计了一组能够建造砖墙的蜂群机器人。给蜂群机器人输入最终的设计方案，设定好他们的操作规则，并让他们开始工作，蜂群机器人将以团队的形式作业，在其他蜂群机器人中穿梭，建造围墙。群中的每个机器人都会抓起一块砖，或者合力搬起一块砖，然后将砖块安放在空位中，直到这面墙完工。如果有一个机器人出现故障，其他机器人将继续工作，失去的只是一个机器人的生产力。由于没有中心控制，因此不存在单点故障(a single point of failure)，从而提高了可靠性，减少冗余。就像白蚁一样，蜂群机器人几乎可以在任何地方快速、安全、有效地创建建筑物。

使用蜂群机器人最大的好处是不会让建筑工人失业，这似乎是人们对实施自动化的最大担忧。蜂群机器人将执行对工人来说危险系数太高的工作，这些工作到现在还没有人可以完成。想在火星上建立殖民地吗？派出蜂群机器人，带上补给物资，让他们创建基础设施，使人类居住更安全。堤坝因洪水而坍塌了吗？派出蜂群机器人，带上补给物资，让工作人员远离危险区域，处理其他问题。使用蜂群机器人可以提升建筑能力，让蜂群机器人执行危险任务，将风险降低到安全程度时再让人类开始工作。

极其简单、成本低廉、工作高效的蜂群机器人可以将对人类来说太危险的区域转变成巨大的发展机遇。这种建筑技术的进步将成为未来发展的催化剂，比如建立海底城市或在其他星球上建立殖民地。蜂群机器人不会统领建筑业，而将助力建筑行业进一步扩展市场能力。

建筑机器人将彻底颠覆建筑业

建筑业是一个自动化程度非常低的行业，主要依靠大量人力劳动提供生产力。无论是新的商业建筑、旧房翻修还是建筑物拆除，机器人在建筑物生命周期的任何阶段都还没有发挥重要作用。然而，有几种新型机器人正在研发中，处于早期部署阶段，他们可能会改变建筑业的这种情况。作为一个自动化程度极低的行业，建筑业即将迎来一场机器人变革。

为什么建筑机器人刚开始迈向商业化？

建筑业很少应用机器人，看起来似乎有些奇怪，其实也不难理解，因为建筑要实现自动化作业非常困难。建筑工地是实施机器人自动化的主要障碍。机器人擅长在受控的环境中执行重复性任务，而建筑工地的环境正好相反。机器人需要能够适应工地环境中的实时变化，基本不需要重新编程，这样才能在盈利的同时提高生产力。以前的机器人很难做到这一点，但现在的建筑机器人已经可以承担这些具有挑战性的任务。

建筑机器人种类

有几种不同类型的建筑机器人即将大规模进入建筑市场。首先是3D打印机器人，它可以根据需要建造大楼。在一个移动机械臂控制下，3D打印机通过一组预先编程的指令打印出一个结构安全完整的建筑。这项技术也开始用于建造桥梁，比如荷兰建造的有史以来第一座3D打印桥梁，已经于2021年7月投入使用。3D打印和工业机器人的结合是建筑行业一项最有前途的自动化技术。

第二种是用于砌砖砌石的建筑机器人，甚至有的机器人可以一次性铺设整条街。这些类型的机器人极大地提高了施工作业的速度和质量。

拆除机器人是第三种即将进入主流应用市场的建筑机器人。虽然他们比拆除工人的速度慢，但在拆除建筑物混凝土和结构性构件的最后阶段时，机器人要安全得多，成本也低得多。

当然还有其他类型的施工机器人，如远程遥控或自主驾驶车辆，但上文介绍的三种类型的机器人是最适合在当前施工现场工作的，也可能是对建筑业影响最大的。

作为一个自动化程度极低的行业，建筑机器人将对建筑行业产生重大影响。随着建筑公司为了实现节能高效而越来越多转向自动化，必将推动建筑机器人的需求稳步增长。

来源：中国机器人产业联盟网、中国机械工业联合会等