我們正處于建筑機器人蓬勃發(fā)展的時代。2022年，全球建筑機器人市場價值為1.682億美元，預(yù)計到2032年將達(dá)到7.746億美元。這意味著，10年間市場規(guī)模增長了360%以上！

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

什么是建筑機器人？

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

進(jìn)入建筑機器人領(lǐng)域！

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

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

建筑機器人的主要優(yōu)勢

建筑機器人有可能徹底改變整個行業(yè)。以下是一些主要優(yōu)勢：

提高工作效率

機器人和自動化機械不會出現(xiàn)人類的癥狀，如疲勞、倦怠或?qū)χ貜?fù)的過程缺乏興趣。因此，機器人可以更有效地處理重復(fù)性或單調(diào)的任務(wù)，因為普通人可能會覺得這些任務(wù)單調(diào)乏味，甚至可能因為疲憊和環(huán)境干擾而容易犯錯。

但這并不是說機器人是完美的；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，為建筑帶來巨大的效率。

降低運營成本

在更短的時間內(nèi)完成更多的工作，意味著更低的運營成本和相關(guān)費用。由于機器人比人類員工可以工作更長時間，而且準(zhǔn)確性更高，所以這種好處是天生的。

然而，人類仍然需要對機器人進(jìn)行編程、控制和操作。這就是為什么需要更高技能的勞動力來學(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

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

優(yōu)化設(shè)計靈活性

自羅馬時代以來，建筑業(yè)不斷發(fā)展，以反映環(huán)境和社會的變化。然而，許多當(dāng)前的建筑方法仍然沿用幾十年前的方法。對于創(chuàng)新建筑企業(yè)而言，機器人是一個新朋友。其可以被編程或設(shè)計來執(zhí)行不同的任務(wù)，讓建筑企業(yè)有機會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

機器人創(chuàng)新有助于開創(chuàng)可持續(xù)建筑實踐的新時代，大大減少了建筑過程中的浪費和對環(huán)境的影響。機器人可以通過精確測量和切割材料、回收可回收或有價值的物品，以及延長材料壽命和效用來優(yōu)化資源，從而促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

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

建筑業(yè)使用哪些類型的機器人，以及執(zhí)行哪些任務(wù)？

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

讓我們來探討一下在建筑領(lǐng)域開辟新領(lǐng)域的三大類機器人。

固定式機器人

此類機器人無需改變位置即可運行。“固定”意味著機器人的底座在運行時不會移動。在此類別中，固定機器人可細(xì)分為龍門機器人、機械臂和纜繩機器人。

• 龍門機器人是一種架空系統(tǒng)，帶有可水平移動的連接機械手。在建筑中，它通常用于拾取和放置操作和焊接。一個顯著的優(yōu)勢是這些機器人受地面空間限制的限制較少。
• 機械臂，也稱為關(guān)節(jié)機器人，是制造、機械和工業(yè)自動化的支柱。這些是建筑業(yè)中最普遍的機器人。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、鉆孔和廢物分離過程。
• 電纜機器人使用纜繩和執(zhí)行器進(jìn)行操作，負(fù)責(zé)執(zhí)行特定操作，例如移動纜繩。這些機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。

移動機器人

移動機器人施工系統(tǒng)為加快施工提供了尖端解決方案。由于其機動性，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)勢使其成為眾多應(yīng)用的必備品。這些機器人分為四類：

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

群體機器人

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

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)化建筑憑借其簡單、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，成為建筑行業(yè)的熱門話題。全球預(yù)制房屋市場預(yù)計到2028年將達(dá)到約229億美元，2023年至2028年的年均增長率為4.8%。

如今，建筑企業(yè)正在將機器人技術(shù)融入工業(yè)化建筑，增強自動化裝配線，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。有必要強調(diào)機器人在工業(yè)化建筑行業(yè)革命中的作用：

• 在一些“非現(xiàn)場”安裝中，零部件的制造是在工人監(jiān)督的機器人的幫助下實現(xiàn)自動化的。然后，在裝配過程中，機器人自動完成這些部件的裝配。
• 使用機器砌磚越來越普遍，節(jié)省了時間，并提高了建筑工地的安全性。
• 如今，3D打印機是機器人在建筑領(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。進(jìn)行土方工程，即在土地成為施工現(xiàn)場之前進(jìn)行的初步挖掘或筑堤，需要投入人力和物力。

先進(jìn)的建筑機器人通過自動化清理和土方任務(wù)或管理高風(fēng)險材料，是提高挖掘項目安全性的關(guān)鍵。

鋪路

鋪路涉及在施工現(xiàn)場的不同區(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)場的條件。機器人技術(shù)在這一施工階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用，常見用途包括通過雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)識別、區(qū)域讀取和3D建模。有些機器人甚至是專門為自動鋪路而設(shè)計的。

項目管理

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

拆除

最后，建筑機器人技術(shù)催生了諸如拆除機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，從而為項目節(jié)省時間和成本。