當前傳統(tǒng)建筑業(yè)正面臨諸多制約，在產業(yè)數字化時代背景下，亟需進行一場深刻變革。在科技迅猛發(fā)展的當下，機器人被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志。無論是考慮建筑效率、質量、安全性還是成本，機器人的應用成為實現(xiàn)智能建造的關鍵。

建設機器人從發(fā)明到現(xiàn)今已經歷了一百多年的歷史，先后經歷了機械傳動和液壓傳動兩代�，F(xiàn)機器人化的工程機械被稱為第三代，稱為工程機械發(fā)展的里程碑。建設機器人能遙控、自動和半自動控制，可以在自然環(huán)境中進行多種作業(yè)，其中以自然作業(yè)為最大特征。建設機器人的機種很多，按其共性技術可歸納為三種：操作高技術、節(jié)能高技術和故障自行診斷技術。其研究內容豐富，技術覆蓋面廣，隨著機器人技術的發(fā)展，高可靠性、高效率的建設機器人已經進入市場，并且具備廣闊的發(fā)展和應用前景。

當前，以機器人應用為代表的智能建造正逐步改變建筑行業(yè)，在提高效率、降低成本等方面，發(fā)揮更為重要的作用。這也有效解決了國家“雙碳”背景下，傳統(tǒng)建筑行業(yè)材料浪費、碳排放量大、用工難等問題，建筑機器人通過數字化、智能化系統(tǒng)管理和標準化作業(yè)，可顯著提高作業(yè)質量和效率，在有效減少建材浪費和碳排放的同時實現(xiàn)提質增效。

蜂群機器人將如何改變建筑業(yè)？

在建筑行業(yè)，安全問題是至關重要的。但有時施工階段的環(huán)境顯然是不安全的，沒有用人工可以解決問題的方案，比如在堤壩倒塌時要求工人去加固堤壩，就沒有工人會愿意去。但是，如果能在不冒生命危險的情況下建造那堵墻呢？這就是蜂群機器人（Swarm-bots）的用武之地。

蜂群機器人是一個科技奇跡，它利用了機器人的優(yōu)點，并充分發(fā)揮出”人多力量大“的特點。其設計理念是利用大量非常簡單的機器人來組建一個沒有中心指導的架構。這些機器人的體能有限，編程能力不強，但卻能制造出驚人的東西。通過這種方式，大量簡單的低成本機器可以替代成本高昂的高性能機器，在那些對人類風險太大的地方快速地搭建建筑。

蜂群機器人的一個靈感就來自渺小的白蟻。盡管白蟻的體型很小，但它是自然界最有創(chuàng)造力的建筑師之一，而且在很多情況下，它能夠創(chuàng)造出令人嘆為觀止的非常復雜的泥漿蟻窩。有趣的是白蟻如何做到這一點的，因為它們并不是遵循某個中心位“建筑師”白蟻的命令，而是將行為規(guī)則銘刻在其DNA中。

哈佛大學自組織系統(tǒng)研究小組的團隊參照白蟻，設計了一組能夠建造磚墻的蜂群機器人。給蜂群機器人輸入最終的設計方案，設定好他們的操作規(guī)則，并讓他們開始工作，蜂群機器人將以團隊的形式作業(yè)，在其他蜂群機器人中穿梭，建造圍墻。群中的每個機器人都會抓起一塊磚，或者合力搬起一塊磚，然后將磚塊安放在空位中，直到這面墻完工。如果有一個機器人出現(xiàn)故障，其他機器人將繼續(xù)工作，失去的只是一個機器人的生產力。由于沒有中心控制，因此不存在單點故障(a single point of failure)，從而提高了可靠性，減少冗余。就像白蟻一樣，蜂群機器人幾乎可以在任何地方快速、安全、有效地創(chuàng)建建筑物。

使用蜂群機器人最大的好處是不會讓建筑工人失業(yè)，這似乎是人們對實施自動化的最大擔憂。蜂群機器人將執(zhí)行對工人來說危險系數太高的工作，這些工作到現(xiàn)在還沒有人可以完成。想在火星上建立殖民地嗎？派出蜂群機器人，帶上補給物資，讓他們創(chuàng)建基礎設施，使人類居住更安全。堤壩因洪水而坍塌了嗎？派出蜂群機器人，帶上補給物資，讓工作人員遠離危險區(qū)域，處理其他問題。使用蜂群機器人可以提升建筑能力，讓蜂群機器人執(zhí)行危險任務，將風險降低到安全程度時再讓人類開始工作。

極其簡單、成本低廉、工作高效的蜂群機器人可以將對人類來說太危險的區(qū)域轉變成巨大的發(fā)展機遇。這種建筑技術的進步將成為未來發(fā)展的催化劑，比如建立海底城市或在其他星球上建立殖民地。蜂群機器人不會統(tǒng)領建筑業(yè)，而將助力建筑行業(yè)進一步擴展市場能力。

建筑機器人將徹底顛覆建筑業(yè)

建筑業(yè)是一個自動化程度非常低的行業(yè)，主要依靠大量人力勞動提供生產力。無論是新的商業(yè)建筑、舊房翻修還是建筑物拆除，機器人在建筑物生命周期的任何階段都還沒有發(fā)揮重要作用。然而，有幾種新型機器人正在研發(fā)中，處于早期部署階段，他們可能會改變建筑業(yè)的這種情況。作為一個自動化程度極低的行業(yè)，建筑業(yè)即將迎來一場機器人變革。

為什么建筑機器人剛開始邁向商業(yè)化？

建筑業(yè)很少應用機器人，看起來似乎有些奇怪，其實也不難理解，因為建筑要實現(xiàn)自動化作業(yè)非常困難。建筑工地是實施機器人自動化的主要障礙。機器人擅長在受控的環(huán)境中執(zhí)行重復性任務，而建筑工地的環(huán)境正好相反。機器人需要能夠適應工地環(huán)境中的實時變化，基本不需要重新編程，這樣才能在盈利的同時提高生產力。以前的機器人很難做到這一點，但現(xiàn)在的建筑機器人已經可以承擔這些具有挑戰(zhàn)性的任務。

建筑機器人種類

有幾種不同類型的建筑機器人即將大規(guī)模進入建筑市場。首先是3D打印機器人，它可以根據需要建造大樓。在一個移動機械臂控制下，3D打印機通過一組預先編程的指令打印出一個結構安全完整的建筑。這項技術也開始用于建造橋梁，比如荷蘭建造的有史以來第一座3D打印橋梁，已經于2021年7月投入使用。3D打印和工業(yè)機器人的結合是建筑行業(yè)一項最有前途的自動化技術。

第二種是用于砌磚砌石的建筑機器人，甚至有的機器人可以一次性鋪設整條街。這些類型的機器人極大地提高了施工作業(yè)的速度和質量。

拆除機器人是第三種即將進入主流應用市場的建筑機器人。雖然他們比拆除工人的速度慢，但在拆除建筑物混凝土和結構性構件的最后階段時，機器人要安全得多，成本也低得多。

當然還有其他類型的施工機器人，如遠程遙控或自主駕駛車輛，但上文介紹的三種類型的機器人是最適合在當前施工現(xiàn)場工作的，也可能是對建筑業(yè)影響最大的。

作為一個自動化程度極低的行業(yè)，建筑機器人將對建筑行業(yè)產生重大影響。隨著建筑公司為了實現(xiàn)節(jié)能高效而越來越多轉向自動化，必將推動建筑機器人的需求穩(wěn)步增長。

來源：中國機器人產業(yè)聯(lián)盟網、中國機械工業(yè)聯(lián)合會等