建筑机器人砌出的万亿级“蛋糕”
- 2020/9/22 15:23:23 11910
- 来源：高工机器人网
【仪表网 仪表下游】建筑机器人的开发应用始于20世纪80年代，以日本较为，韩国、美国、德国、西班牙等的建筑机器人发展迅速，而且目前对于极限环境下的智能建造(NASA)也越来越被重视。然而，国内依然鲜有企业入局。
建筑机器人应用主要在四个方面：设计、建造、破拆、运维。
设计方面，主要指Autodesk，目前一直在筹划如何让机器人来代替CAD，成为设计师的合作伙伴，而不是单纯满足于成为设计师的辅助工具。目前建筑市场上的设计工具很少，一定程度上仍无法满足现代建筑设计的需求。
建造方面，是建筑机器人需求量大的一部分，也是目前开展机器人应用较多的环节，机器人建造分为工厂和现场两个领域，现场建造仍是机器人应用的难点。
破拆方面，是除了爆破以外，未来大型建筑的破拆、资源再利用将是未来巨量建筑的一个难题，机器人将派上用场。
运维方面，是建筑机器人的持久性应用领域，涉及到管道检测、安防、清洁、管理等众多运行维护的场合。
如今，建筑机器人已经初步发展成了包括测绘机器人、砌墙机器人、预制板机器人、施工机器人、钢梁焊接机器人、混凝土喷射机器人、施工防护机器人、地面铺设机器人、装修机器人、清洗机器人、隧道挖掘机器人、拆除机器人、巡检机器人等在内的庞大家族。
万亿级“大蛋糕”好看不易吃
过去，建筑行业是一个卖方市场，造好就是赚到。但近几年房子越来越难卖，利润越来越薄。加之建筑工人老龄化问题严重，越来越难招聘和管理。这个行业有了利用技术来追求提效降本的迫切需求。
市场研究机构Tractica在2019年5月的一份报告中指出，越来越多的建筑公司计划将建筑机器人大规模投入使用，预计截至2025年，将有超出7000台建筑机器人被应用到建造和破拆领域，市场规模达到2.26亿美元。
尽管自动化的运用，将大大提高建筑领域的劳动生产率以及节约大量成本。但机器人在建筑领域的应用，仍面临一些难点。
在工厂等受控环境中，机器人可以出色地执行重复性任务。通过将机器人纳入预制构件的大规模制造，可显著提升生产效率。
然而，建筑工地远非一个可控的环境。机器人要想盈利和生产，它们需要能够适应环境中的实时变化，而几乎不需要编程。而现实情况是，大多数情况下机器人很难适应和改变环境。
同时，在建筑工地上，各种任务同时进行，这些任务与分配给每个任务的资源是相互联系的。建筑场地具有很强的动态性，任务和周围环境都容易发生系统的变化，建筑活动的执行者常常被障碍物、不平的表面、设备等包围。建筑施工场所的非结构化特性使得它们不能适应机器人的移动。
为了让机器人能在建筑工地上充分发挥作用，它们必须具有便携性、四处移动的能力、“感知”周围环境的能力，以及处理接收到的数据或信息的能力。
不仅如此，机器人还应该能够处理笨重或沉重的负载，如横梁或预制板(可重达数吨)，它们还应该能够处理易碎的材料，如瓷砖、配件或玻璃等。
谁是资本市场的宠儿
目前来看，国外建筑机器人产品公司有大致两种产品设计方向。
一种是研发用来辅助和替代高强度、大量重复性劳动作业的机器人，以Construction Robotics砌砖机器人、nLink打孔机器人和Transforma Robotics的PictoBot墙面喷涂机器人为代表。
而另一种是帮助优化建造流程，缩短工期，节约建造成本，以Transforma Robotics的QuicaBot建筑质量检测机器人和Doxel扫描机器人为代表。
可以注意到，即使是早推出成熟砌砖机器人SAM的Construction Robotics公司，他们的产品依然处在商业化和规模化的过程中。
在2018年完成8.5亿美元D轮融资的明星公司Katerra，则提供一站式的智能工程建设服务，包括建筑设计和建造加工、建材采购和供应链管理、物流以及其他客户服务等。
从单个公司的投资额看，日本建筑公司清水建设自2015年起投入1.79亿美元进行建筑机器人研发。
而在中国，一些优秀的团队也在智能建筑领域探寻未来建筑更多的可能性。
中国房地产碧桂园集团于2018年7月宣布成立博智林机器人，业务瞄准的第一目标就是建筑机器人。目前博智林建筑机器人样机进入工地测试，可利用本身地产企业的项目环境在内部工地上迅速优化迭代。但值得注意的是，博智林建筑机器人还是从工地端发力，由于工地场景复杂，产品尚处开发阶段，距离批量化落地仍有一定距离。
大界机器人则是结合建筑机器人产品公司的发展路线和国内建筑产业的实际情况，走出截然不同的发展路径，融合设计、工艺、人工智能与工业制造，旨在打造拥有通用性和适用性的建筑机器人产品，服务各类建筑建造企业。
在大界机器人CEO孟浩看来，只要有合理的发展路线和生态环境，一定可以在这个赛道上作为一个创新者发挥出自己的潜力。
业内人士认为，建筑机器人产品的技术性要求非常高，需要基于建筑信息模型及多种建造工艺，整合机器人技术、机器人运动路径规划、传感技术和建造流程控制等。
美国机器人专家对2020年机器人建造有三个预判：
•BIM的应用会越来越广泛。目前澳洲与英国在BIM应用中处于地位，美国也在逐步增加BIM应用，尤其是大型商业建筑项目，前期BIM模型可以让设计师对建筑细节推敲得更清楚，提前完成跨专业的协调，减少施工过程中的错误。行业内也会出现更多BIM设计与协调的服务商。
•增加工厂端制造。建筑施工目前正从工地端转向工厂段，变得更像制造业。通过工厂自动化，可以减少现场施工的高昂人工费。
•增加总承包商施工的整合度。通常总包会把一部分工作转包出来，以转移风险，利润主要来自项目管理，行业平均利润率在2%-3%之间。这些风险主要来自施工时出现的错误，机器人建造能减少这类风险，会促使总包会完成更多的工作，以更高的整合度来获取更高利润。
由于国内针对建筑行业的机器人厂家没有很强的建筑行业背景和机器人应用技术的长期积累为前提，和成熟工业领域机器人的广泛应用，以及新兴物流等领域机器人应用的兴起相比，建筑机器人产品的研发还有行业拓展才刚起步。
在可见的未来，软硬件的高度整合将为建筑工厂提供有力的数字孪生技术，实现少人化、无人化、智能化的柔性生产。
同时，机器人底层技术与计算机视觉的快速突破，会让机器人运动控制更加精准实时且操作简易。加上来自社会、产业以及大量优秀人才的关注，建筑机器人必将引发新一轮建造智能化的发展。
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