在過去一年的時間里，房地產龍頭企業碧桂園在機器人領域頻頻進行大動作，斥800億巨資投入機器人領域。董事會主席楊國強更是在1月份的年會上宣布了碧桂園最新業務架構。重點布局的就是建筑機器人，作為建筑工人出身的他，一直有一個科技夢，認為重復的高強度勞動應該得到改善，機器人造房子只是時間問題。

建筑業現狀

隨著人口紅利的消失，中國的建筑業面臨著巨大的人工成本壓力，以及高危、生產效率低等一系列難題。近百年來，雖然自然科學與工程技術領域的革新不斷，建筑本身的形態和功能也大不相同，但建筑施工的業態形式卻始終沒有出現顯著的變化。建筑行業是世界上數字化程度最低、自動化程度最低的行業之一。在既有的現代化技術體系中，最有可能承擔起建筑業革新重任的便是機器人技術。

據美國總承辦商協會調查，目前有70%的建筑公司陷入缺乏技術工人的窘境，因為現在愿意從事那些臟活累活的人寥寥無幾，在制造業與服務業轉型升級的背景下，傳統建筑業逐漸喪失對年輕一代的吸引力。建筑機器人的出現也將改變原有的傳統建筑模式。

建筑機器人發展背景及意義

提高生產效率

建筑機器人是營建效率急需提升的必由之路。在現在的建筑施工中，雖然已有大量機械設備參與，但更多的工序還是有賴于手工作業，導致建造周期綿長，少則數月，多至數年。飽受低效之苦，只有11%的承包商認為工地非常高效。建筑物流方面的問題對勞動生產率產生50%及以上的影響，還有設計返工、項目數據不準確和溝通失誤等等因素。

過去20年，美國建筑業平均年生產率增加僅僅只有1%

而采用機器人技術，可使建造效率大獲提升。以歐美的標準民居為例，傳統人工作業的平均建造周期約為6~9個月，但若采用最新的機器人3D打印技術，建造周期可大幅縮短至1~2天。

這意味著遭遇地震、恐怖襲擊、泥石流等災難后，可以快速完成居所重建,保障居民的基本生存條件，這在以往是無法想象的。

2保障人員安全

建筑機器人是保障施工人員安全、提升工作品質的必然選擇。建筑業是公認的高危行業，傷亡率僅次于礦山與交通事故之后。例如在美國，建筑業每年造成約40萬人的死傷，死亡率極高已成為嚴重的社會問題。

另外，建筑施工人員的工作條件極差，繁重的操作，充斥著泥漿、粉塵、噪聲、震動等工作環境，極大地危害著從業人員的身心健康，導致職業病高發。若要將建筑工人從中解脫出來，就現有技術發展水平來看，機器人技術或是破解這一難題最佳，也可能是唯一的途徑。

在英國，建筑行業造成了31%的工作死亡和10%的重大工傷。在南非，建筑工地每年造成150人死亡，大約400人受傷。在中國，《2018年上半年全國建筑業安全生產形勢》的通報指出，全國事故總量持續保持在高位，上半年全國建筑業共發生生產安全事故1732起、死亡1752人。

各個國家建筑施工死亡率

勞動力短缺的必然選擇

建筑機器人是人力資源日益短缺的必然選擇。隨著社會老齡化趨勢的不斷加速，青壯年勞動力的供給將日益緊缺。加之建筑業所具有的“危、繁、臟、重”屬性，若未來建筑業不能成功去除這些不利標簽，“重塑” 自我形象，勢必無法吸引年輕勞動力進入這一行業。

美國勞動統計局數據：過去12個月建筑行業新增33萬個新崗位

80%的建筑公司找不到合適的員工

美國勞工統計局報告顯示，過去12個月，美國建筑行業新增崗位達到33萬個。即便建筑業有著數十萬計的崗位空缺，而80%的建筑公司都找不到合適的工人。澳大利亞2015年該國泥瓦匠的平均年齡已達55歲，若短期內無法吸引更多的年輕人加入，5~10年之內該國便面臨無工可用的尷尬局面。

構建節約型社會的時代訴求

建筑機器人是構建節約型社會的時代訴求。建筑業屬于資源需求極為密來的行業，而傳統的手工作業方式又流于粗放，建材使用不能精確控制，導致營建過程的材料浪費極為巨大。據美國有關部門測算，一棟普通民居建造過程的材料浪費率高達40%。

事實上，若采用建筑機器人代替人工施工，通過合理現劃和精細化作業，可大幅減少原材料浪費，甚至實現零浪費，利用機器人技術也可以實施老舊建筑材料的回收再利用。這些無形之中將會降低建筑成本，也符合構建節約型社會的時代價值要求。

實現人與自然和諧發展

建筑機器人是實現人與自然和諧發展的有效途經。傳統建筑施工均為“侵入式”開發，先開挖破壞原有植被，這一方式對于自然環境的破壞性很大。另一方面，建筑施工期間產生的固體垃圾、廢水、有毒有害物化學物質也會對環境產生很大危害。此外，水泥、鋼材、玻璃等原材料的生產，對于環境的污染也很大。

在倡導環保的時代大背景下，如何實現更具環境友好性的營建開發、減少垃圾及廢物排放、提高原材料的利用率，均是時代對于建筑業革新的迫切要求。而以建筑機器人為代表的未來數字化營建技術，有望徹底重塑建筑業的面貌，實現真正的綠色環保、無污染的營建。

搭建設計概念與實體間直接溝通的橋梁

從建筑技術的演進與革新的角度出發，機器人技術有望搭建起連接設計概念與實體之間直接溝通的橋梁，使得建筑師的構想能夠更為快速地變為現實。正如ETH Zurich的建筑與數字建造專家Gramazio & Kohler所認為的那樣，以建筑機器人為代表的數字化建造(Digital fabrication) 技術是連接數字世界和物質世界的有力工具，它讓在虛擬環境進行的創意和設計，從數字信息進一步變成物質的現實。建筑機器人技術在重復生產上更有效率，也可在非標準建造上實現人手所無法實現的可能性。

全球重點建筑機器人企業

挪威 nLink

傳統的作業方式依靠人工＋沖擊鉆，效率低下缺乏精度并且昂貴。挪威 nLink的移動機器人專為解決鉆孔問題而設計，適用于各種建筑工地環境。

他們使用成本相對低廉的標準化元件進行生產，操作系統則完全由自己設計。與現有的工業機器人控制系統相比，系統更友好，工人們只需經過簡單培訓，就可以通過ipad來遙控機器人了。

目前租用他們機器人一天的花費大概為2000美金。在各種實際操作中，挪威 nLink比傳統的人工方式普遍能快5-10倍。

澳大利亞 Fastbrick Robotics

澳大利亞科技公司 Fastbrick Robotics 設計 3D 建筑機器人 Hadrian X，工作效率是人工的 4 倍。24 小時連續工作的話， Hadrian X 兩天內就可以建好一座房子。它可以讀懂圖紙，通過 3D 掃描技術，精確地計算出每一塊磚頭的位置，比建筑工人精準不少。

美國 ConstructionRobotics

位于紐約維克多Construction Robotics公司，在科羅拉多州恩格爾伍德市的一個建筑工地上，工人們花了幾周時間學習如何操作砌磚機器人SAM(半自動泥水匠，Semi-Automated Mason)。該機器人價值40萬美元(約253萬元)，能在8小時內砌好3000塊磚石，是普通工人工作量的數倍。

但 SAM 并非完全無需人力支援，建筑工人仍需將磚塊運送到輸送帶上，然后 SAM 才能以機械手臂將砂漿打漿，再把磚塊放到墻上。而另一個建筑工人需要清理多余的砂漿，所以暫時也不會導致工人無工可做。

日本清水建設

1982年，日本建筑公司清水建設“鋼骨架噴涂耐火覆蓋材料的SSR—Ⅰ型機器人”曾是世界上第一臺實際應用于建筑施工的機器人。之前公開了一處實驗設施，那里匯集了一批將 “上崗” 的建筑機器人，包括自動焊接的 “焊接機器人” 和安裝天花板的 “天花板施工機器人”。

建筑機器人的應用領域及種類

早期，歐美等發達國家對于建筑機器人的研究從未中斷，但遺憾的是這些設備一直未能投入應用。 直到近幾年，才陸續有一些系統走出實驗室，被應用于實際之中。

如今的建筑機器人種類不斷增多，應用的領域有混凝土預制大板生產線、鋼筋骨架成型、模板組合與拆卸、大型容器組裝、焊接及噴漆、混凝土布料、空調風管檢查及清理、外墻飾面檢查、地面壓光與清掃等等。種類有測繪機器人、砌墻機器人、預制板機器人、施工機器人、鋼梁焊接機器人、混凝土噴射機器人、施工防護機器人、地面鋪設機器人、裝修機器人、清洗機器人、隧道挖掘機器人、拆除機器人、巡檢機器人等在內的龐大家族。

◆◆具有代表性◆◆

墻體砌筑機器人

墻/地面施工機器人

清拆/清運作業機器人

3D打印建筑機器人

飛行建造機器人系統

發展措施與建議

（1）加速傳統建筑設備的機器人化改造

對現有的建筑施工設備進行機器人化改造，是發展建筑機器人技術并使其快速投入應用的一條捷徑。例如，對于建筑用工程施工車輛，如挖據機、推土機、壓路機、渣土車等，可基于遙操作、自主導航與避障，路徑規劃與運動控制、智能環境感知、無人駕駛等技術對其進行改造，實現相關車輛操作的遙控化、半自主化，甚至完全自主化，減少操作人員的工作負擔、優化工作環境、提升作業安全性和效率，推進施工作業的標準化和精細化。參照這一模式， 亦可考慮對塔吊、起重機等提舉系統進行遙操作改造，通過遠程遙控操作徹底解除施工人員的安全威脅。

（2）促進即有機器人技術在建筑業中的應用

目前研發的很多機器人技術均屬于通用技術。它們在建筑業中具有廣闊的應用前景。例如，在環境感知與建模方面，可利用無人飛行器(UAV)、輪式/履帶機器人等移動平臺搭載激光雷達，結構光攝像頭、3D視覺等環境感知設備，基于多源信息融合、同時定位與地圖創建(SLAM) 等環境建模技術，實現建筑物內外結構及周邊環境的自主列繪與3D建模；利用UAV井配合SLAM技術，實現土方開挖、廢料清運及結構物施工進度及工程量的實時監測，為大尺度施工作業中多設備任務優化與協調提供鋪墊。再如，基于機械手，移動機器人底盤搭建的通用移動操作平臺，有望替代人工完成諸如砌筑，抹灰、平整、拋光、編織、鋪貼、鉆孔等很多操作。

（3）大力推動建筑業專用機器人系統研發

毋庸置疑，建筑業有其獨有的特殊性，故通用技術不可能解決所有問題。為了能夠更好地實施營建，根據建筑業之特性研發專用建筑機器人，是極其必要的。例如，3D打印建筑機器人的突出代表“輪廓工藝”技術，針對房屋施工的各種特殊需求，進行了有效的針對設計，最終才成就了該系統直接打印包括水電管線在內的完整房屋的能力。噴漿機器人、ERO混凝土回收機器人等，均是針對建筑業的特殊需要定制研發的。這一方面的工作，后續要進一步加大力度。

（4）協同推進適應于機器化隨工的新型建筑結構及建材研究

為了充分發揮建筑機器人的優勢，傳統的建筑形式與施工模態必然要作出相應的改變。目前來看較為可行的選徑是采用模塊化結構，利用機器人進行模塊的預制、組裝，這將大幅減小機器人的作業難度，同時可有效提高新建筑的營建速度。另外，新型建材的研發也要同步推進。例如，3D打印建筑機器人對于混凝上的流動性、凝固速度等有很高的要求；實施飛行營建則要求各模塊間具有主動結合的能力。

結語

建筑機器人作為一個具有極大發展潛力的新興技術，有望實現“更安全、更高效、更綠色、更智能”的信息化營建，整個建筑業或借機完成跨越式發展。建筑業在我國屬于支柱產業，這一龐大的內需市場為我國建筑機器人的發展壯大提供強有力的保障。數年來，我國在工業機器人、特種機器人以及機器人通用技術方面已經積累了較多的經驗，并儲備了大量人才，加之國家大力倡導創新的利好局勢，建筑機器人未來在我國必將取得長足的發展。