機(jī)器人技術(shù)將如何改變建筑行業(yè)

如今，科技正在逐漸改變需要行業(yè)，建筑行業(yè)也不例外，傳統(tǒng)建筑的建造模式將會發(fā)生巨大改變。預(yù)計(jì)不久將有很大一部分工作將由機(jī)器自動完成，大大減少對體力勞動的需求。

建筑機(jī)器人可以為需要準(zhǔn)確性和速度的任務(wù)提供相當(dāng)大的幫助。此外，它們還可以輕松克服與體力疲勞或人力限制相關(guān)的現(xiàn)場障礙。隨著自動化對建筑業(yè)的未來越來越重要，建筑機(jī)器人正在興起，以應(yīng)對一些最危險(xiǎn)、勞動密集型和重復(fù)性的活動，并為工人提供更安全、更可控的環(huán)境。

然而，在機(jī)器人成功廣泛地應(yīng)用于建筑工地之前，仍有一些障礙需要解決。這些障礙包括工地的動態(tài)性質(zhì)、機(jī)器人采購的高初始成本、對新工人培訓(xùn)的要求、傳統(tǒng)工作流程的修改，以及建筑公司普遍不愿意在其項(xiàng)目中測試這些新技術(shù)。同樣，在場外生產(chǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大之前，仍需要解決一些重大障礙，包括規(guī)模限制和物流。

長期以來，建筑業(yè)一直被認(rèn)為是勞動密集型行業(yè)之一。然而，如今沒有足夠的技術(shù)人才來滿足該行業(yè)的需求。但近年來，建筑行業(yè)的專業(yè)人士見證了許多變化。然而，這一次卻不同。在磚塊和橫梁之間，建筑機(jī)器人似乎是一個陌生的領(lǐng)域。不過，建筑機(jī)器人已經(jīng)在改進(jìn)和簡化施工現(xiàn)場的程序。建筑和許多其他行業(yè)現(xiàn)在正經(jīng)歷著有趣的變革時(shí)期。

建筑機(jī)器人簡介

機(jī)器人技術(shù)是一門結(jié)合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械和電氣工程的學(xué)科。如今，它終于進(jìn)入了建筑行業(yè)，并帶來了一些創(chuàng)新和令人興奮的新選擇。

人們早已認(rèn)識到建筑業(yè)是勞動密集度最高、體力消耗最大的行業(yè)之一。不過，得益于自動化和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，這種情況正在改善。建筑機(jī)器人正在加快工作速度、最大限度地減少人為失誤并防止因疲勞而導(dǎo)致的各種問題。

以建筑行業(yè)使用的大型機(jī)械為例，例如卡車和推土機(jī)。我們可以使用機(jī)器人技術(shù)提高它們的認(rèn)知能力。它們在挖掘、起重、拖運(yùn)、混凝土和拆除工作等工作中既快速又準(zhǔn)確。

成功的建筑機(jī)器人需要人類存在和機(jī)器人功能之間的強(qiáng)大互補(bǔ)性，找到理想的結(jié)合點(diǎn)可能很困難。為了提高效率，我們需要結(jié)合雙方的最佳屬性。在可能的范圍內(nèi)，對各方的各種優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行徹底分類可以極大地幫助追求和諧的人機(jī)協(xié)作。

在這種情況下，關(guān)鍵的概念是，雖然機(jī)器人可以完成需要非凡力量和速度的工作，但建筑人員應(yīng)該專注于那些需要他們參與的工作。

人類完成需要小心處理的小型項(xiàng)目的能力可以完美地補(bǔ)充機(jī)器人在更短時(shí)間內(nèi)完成大型工作的能力。因此，機(jī)器人可能會顯著改變建筑行業(yè)，這是值得期待的。當(dāng)然，它們既有好處，也有缺點(diǎn)。

機(jī)器人技術(shù)如何改變建筑行業(yè)

自動化是全球快速變化的驅(qū)動力。眾所周知，計(jì)算機(jī)和機(jī)器人可以比人類更快、更安全、更經(jīng)濟(jì)地完成各種活動。雖然建筑機(jī)器人業(yè)務(wù)并不是特別出名，但目前有多種機(jī)器人可用于協(xié)助建筑工人。

預(yù)計(jì)建筑機(jī)器人創(chuàng)新將激增，未來十年前景廣闊。這有可能從根本上改變建筑行業(yè)，也有可能改變建筑和工程領(lǐng)域。不過，幾乎所有其他人最關(guān)心的問題無疑是“這些機(jī)器人會取代辛勤工作的人類嗎？”這不是一個容易回答的問題。

技術(shù)的目標(biāo)是改善和簡化人類勞動，而不是取代人類勞動。例如，考慮一下安全性，這在建筑行業(yè)至關(guān)重要。當(dāng)機(jī)器人接管時(shí)，我們可以消除人類從事某些任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。建筑機(jī)器人雖然可以執(zhí)行某些專業(yè)工作，但并未取代人類。在建筑等領(lǐng)域，人機(jī)交互仍然是必要的。

隨著機(jī)器人技術(shù)越來越多地融入建筑行業(yè)，工作性質(zhì)將不可避免地發(fā)生變化。人類和機(jī)器人各有獨(dú)特的優(yōu)勢。盡管方式不同，但它們都是必需的。

機(jī)器人將更擅長執(zhí)行耗時(shí)更長、勞動密集型的工作，而建筑工人將繼續(xù)處理項(xiàng)目中更具創(chuàng)造性和復(fù)雜性的方面。最終，建筑公司可能會從這種合作關(guān)系中獲得可觀的利潤。因此，盡管未來尚不清楚，但機(jī)器人技術(shù)肯定會產(chǎn)生影響并改變我們的建筑方式。

建筑機(jī)器人的優(yōu)勢

首先，部署建筑機(jī)器人有很多優(yōu)勢。這些機(jī)器確實(shí)有可能顯著改變該行業(yè)。以下是它們的一些主要優(yōu)點(diǎn)：

1. 現(xiàn)場錯誤更少

減少錯誤是部署建筑機(jī)器人的主要好處之一。由于機(jī)器人可以確保準(zhǔn)確性，因此它們可以防止整個施工過程中出現(xiàn)人為錯誤。這適用于施工現(xiàn)場的工作以及流程的調(diào)度和規(guī)劃。減少錯誤意味著更少的延誤和維修任務(wù)。這些組件中的每一個都有可能對項(xiàng)目的整體預(yù)算產(chǎn)生積極影響。

2.降低施工過程成本

正如我們已經(jīng)指出的那樣，建筑機(jī)器人可以顯著降低整個建筑過程的成本。減少完成任務(wù)所需的時(shí)間并最大限度地減少項(xiàng)目延誤可以幫助控制成本。從長遠(yuǎn)來看，這可能會帶來更多成本節(jié)約。

3. 保護(hù)勞動力

對于建筑工人來說，將建筑機(jī)器人融入施工流程可以帶來兩大優(yōu)勢。首先，它可以確保工人在更長的時(shí)間內(nèi)保持良好的狀態(tài)?，F(xiàn)在，繁重的體力勞動可以由機(jī)器人來處理，人類可以留在現(xiàn)場監(jiān)督整個項(xiàng)目。此外，由于現(xiàn)場一些最危險(xiǎn)的操作將自動且更準(zhǔn)確地進(jìn)行，工人的安全性也將得到提高。

4. 提升行業(yè)形象

建筑業(yè)很難提高知名度。人們普遍認(rèn)為這是一個乏味而緩慢的行業(yè)。如果在建筑過程中使用機(jī)器人機(jī)械，這種情況可能會發(fā)生巨大改變。

突然之間，那些渴望從事與新興技術(shù)相關(guān)的雄心勃勃的職業(yè)的年輕人會發(fā)現(xiàn)建筑行業(yè)很有吸引力。年輕、聰明的人才涌入該行業(yè)將為建筑行業(yè)目前面臨的勞動力短缺問題提供重要答案。

5. 更優(yōu)質(zhì)的建筑

建筑機(jī)器人能夠比人類更精確、更快速地完成工作。最終，這可能會使建筑結(jié)構(gòu)更耐用，與周圍環(huán)境無縫融合。換句話說，不久之后，機(jī)器人將能夠提供長期的建筑解決方案。它們還可能促進(jìn)新型建筑形式的發(fā)展，例如綠色建筑。

6. 按時(shí)完成任務(wù)

由于流程自動化，施工經(jīng)理可以更有效地規(guī)劃項(xiàng)目。提高流程的整體準(zhǔn)確性將使參與建設(shè)的所有代理都能按時(shí)完成任務(wù)，并節(jié)省時(shí)間和金錢。

建筑機(jī)器人的缺點(diǎn)

雖然集成建筑機(jī)器人有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)。其中最值得注意的缺點(diǎn)包括：

1. 建筑相關(guān)工作崗位減少

建筑機(jī)器人將為那些熱愛科技的人創(chuàng)造新的、有趣的機(jī)會，但它們也會減少現(xiàn)場需要完成的工作數(shù)量。雖然它不能完全取代人類，但機(jī)器人機(jī)械可以在很大程度上限制人類工作崗位的需求數(shù)量。

2. 購買機(jī)器人設(shè)備的高昂成本

正如我們之前所見，建筑機(jī)器人可以在施工管理過程中幫助節(jié)省預(yù)算。然而，購買機(jī)械的成本仍然非常高。因此，最偉大的技術(shù)很有可能集中在少數(shù)有能力購買它的公司手中。正因?yàn)槿绱耍S多中小型建筑公司最終可能會倒閉。

3.員工教育

購買合適的設(shè)備是一回事。但如果沒有有一個知道如何操作的人，情況就不同了。企業(yè)需要投入大量時(shí)間和資源來教員工如何使用這種最先進(jìn)的設(shè)備。然而，考慮到建筑機(jī)器人對建筑項(xiàng)目管理的影響，這應(yīng)該被視為一項(xiàng)長期投資。

建筑機(jī)器人的類型

從無人駕駛汽車到真正的人類工人，許多不同類型的機(jī)器都有助于建筑施工。

1.工業(yè)機(jī)器人

最著名的自動化是制造業(yè)中使用的工業(yè)機(jī)器人。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，建筑機(jī)器人在該領(lǐng)域越來越頻繁地用于執(zhí)行高價(jià)值、重復(fù)性的工作。工業(yè)機(jī)器人有三種典型用途：

使用關(guān)節(jié)式機(jī)器人進(jìn)行制造：制造機(jī)器人被稱為關(guān)節(jié)式機(jī)器人。它們用于許多不同的目的，與人類手臂有著驚人的相似之處。關(guān)節(jié)式機(jī)器人可用于從基本裝配到焊接的任何用途。關(guān)節(jié)式機(jī)器人因其極其多功能性而被用于太空建設(shè)。國際空間站的一種建筑機(jī)器人起重機(jī)附件有助于最大限度地減少人為干預(yù)，那就是加拿大機(jī)械臂。

使用笛卡爾機(jī)器人進(jìn)行3D打印：笛卡爾機(jī)器人是一種使用笛卡爾坐標(biāo)的三軸系統(tǒng)（X、Y 和 Z）的機(jī)器人，它也被稱為線性機(jī)器人或龍門機(jī)器人。這些機(jī)器人廣泛用于許多不同的活動，例如裝載和拾取和搬運(yùn)，但3D打印是其受歡迎程度最高的一個應(yīng)用。

建筑行業(yè)最廣泛使用的技術(shù)之一是 3D 打印。這是因?yàn)榭梢陨a(chǎn)一系列東西，例如 3D 打印的房屋?？焖?、有效且經(jīng)濟(jì)地 3D 打印房屋的能力可能會使傳統(tǒng)住宅建筑過時(shí)。

人類與協(xié)作機(jī)器人協(xié)同工作：協(xié)作機(jī)器人的另一個名稱是協(xié)作機(jī)器人，它是一種建筑機(jī)器人，可以與人類協(xié)作完成單獨(dú)完成難度太大的活動。在建筑行業(yè)，工人的持續(xù)短缺是一個令人遺憾的趨勢。然而，協(xié)作機(jī)器人有潛力緩解這種壓力，并最終取代人類勞動者完成低技能任務(wù)。

2.無人機(jī)

無人機(jī)在建筑行業(yè)越來越受歡迎，它們在建筑工地上的應(yīng)用有助于項(xiàng)目進(jìn)度和安全。這些機(jī)器人很特別，因?yàn)樗鼈兛梢詫?shí)時(shí)更新建筑項(xiàng)目，并可以通過機(jī)載功能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這徹底改變了項(xiàng)目生命周期管理并消除了對特別崗位人工的需求。

只要建筑行業(yè)不斷擴(kuò)大，創(chuàng)新不斷提升，無人機(jī)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用就會不斷發(fā)展。無人機(jī)所增強(qiáng)的功能包括：

使用無人機(jī)進(jìn)行 3D 測繪：無人機(jī)測繪是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法；無人機(jī)會拍攝施工現(xiàn)場的詳細(xì)航拍照片，然后將其轉(zhuǎn)換為三維模型。這使承包商能夠在設(shè)計(jì)階段識別可能的障礙并制定計(jì)劃。從長遠(yuǎn)來看，這可以通過提供更現(xiàn)實(shí)的預(yù)算預(yù)測來節(jié)省成本。

遠(yuǎn)程觀察和檢查工作場所：無人機(jī)可以進(jìn)行重要檢查，無需雇用動臂升降機(jī)或需要多名操作員的大型起重機(jī)。由于其飛行能力，無人機(jī)可以調(diào)查難以進(jìn)入的結(jié)構(gòu)。

維護(hù)安全：建筑工地最重要的要素之一是安全。建筑行業(yè)每年因盜竊損失3億至 10億美元，其中只有不到25%能夠追回。由于人類的能力有限，使用無人機(jī)可以輕松提高安全性。無人機(jī)可以由一個人操作，以獲取整個場景的航拍圖像。

3. 自動駕駛工程車輛

雖然汽車行業(yè)正在積極致力于標(biāo)準(zhǔn)化自動駕駛汽車，例如特斯拉的自動駕駛功能，但建筑行業(yè)已經(jīng)采用自動駕駛建筑設(shè)備一段時(shí)間了。

一家名為 Built Robotics 的初創(chuàng)公司目前正在“用 AI 導(dǎo)航系統(tǒng)升級現(xiàn)成的重型設(shè)備”。目前，該公司的產(chǎn)品線包括全自動推土機(jī)和挖掘機(jī)。這解決的主要問題是道路施工安全。

即使是最好的道路施工安全計(jì)劃也無法始終保護(hù)工人免受人為失誤的影響，在交通繁忙的街道上工作對建筑工人來說可能非常危險(xiǎn)。但是，使用自動施工卡車可以大大減少人為失誤。

使用ATL升級建筑作業(yè)：Built Robotics 的自動履帶式裝載機(jī) (ATL) 是一款小型履帶式裝載機(jī)，由于配備了增強(qiáng)型 GPS 和 LiDAR（光檢測和測距）傳感器，因此無需操作員即可操作。家庭住宅的挖掘是這款自動駕駛車輛所針對的輕型建筑任務(wù)之一。

推土機(jī)的更多用途：推土機(jī)是一種多功能設(shè)備，可用于各種用途，從平整各種土壤到推土大型物體。所有這些工作都可以由建筑機(jī)器人的自動推土機(jī)完成，無需人類駕駛員。

使用挖掘機(jī)保持工作性能：Built Robotics 的自動挖掘機(jī)能夠像其他挖掘機(jī)一樣完成挖溝、卡車裝載和地基挖掘任務(wù)。另一方面，挖掘機(jī)的自動功能讓技術(shù)不太熟練的用戶能做更多的事情。為了教其成員如何駕駛這些新型自動駕駛汽車，Built Robotics 和國際操作工程師聯(lián)盟 (IUOE) 正在合作。

自動駕駛汽車普及的另一個因素是安全性。盡管成為一名重型設(shè)備操作員需要大量培訓(xùn)，但涉及建筑設(shè)備操作員的事故仍然時(shí)有發(fā)生。使用自動駕駛建筑機(jī)器人時(shí)，人為錯誤幾乎可以消除。

全球排名前五的建筑機(jī)器人公司

如今，技術(shù)徹底改變了建筑施工方式，提高了效率和生產(chǎn)力，并產(chǎn)生了更可持續(xù)的成果。這些進(jìn)步很大程度上可以歸功于機(jī)器人技術(shù)。制造和供應(yīng)建筑機(jī)器人設(shè)備及相關(guān)服務(wù)的建筑公司已成為該行業(yè)轉(zhuǎn)型的主要參與者。

1. Construction Robotics

Construction Robotics是建筑機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，其 SAM100 砌筑自動化機(jī)器可完成六名專業(yè)泥瓦匠的工作。該機(jī)器的效率使勞動力成本降低了 50%，施工速度提高了一倍。此外，該公司還提供 MULE，可安裝在機(jī)器人上并在危險(xiǎn)區(qū)域使用。它可以舉起重達(dá) 135 公斤的物體。

2.Boston Dynamics

波士頓動力公司最著名的產(chǎn)品之一是 Atlas 機(jī)器人，它可以執(zhí)行開門和爬樓梯等多種工作。當(dāng)然在建筑行業(yè)也能夠執(zhí)行許多特殊的人物。

3.FastbrickRobotics

借助 Fastbrick Robotics 的尖端技術(shù)，砌磚過程可以實(shí)現(xiàn)自動化。該公司擁有令人驚嘆的砌磚施工機(jī)器人，每小時(shí)可以砌 1000 塊磚，相當(dāng)于三個泥瓦匠的工作量。這意味著，手工砌磚需要幾天時(shí)間，而現(xiàn)在幾個小時(shí)就可以完成。

4.Hadrian X

FBR 的砌磚機(jī)器人 Hadrian X 固定在車輛上，能夠在現(xiàn)場砌磚。它可以保證最高高度為 3.6 米的建筑結(jié)構(gòu)的即時(shí)使用壽命。這種自動化的目標(biāo)是在不犧牲安全標(biāo)準(zhǔn)的情況下盡可能降低建筑成本。

5.EksoWorks

工業(yè)外骨骼由 EksoWorks 制造，旨在為從事體力勞動（如起重或鉆孔）的工人提供更多支持。使用這項(xiàng)技術(shù)，員工可以最大限度地減少身體壓力，同時(shí)保持全方位的運(yùn)動，從而降低受傷風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)率，并降低工人薪酬。

總結(jié)

雖然建筑機(jī)器人不太可能完全取代建筑行業(yè)的人力，但它們可以通過多種方式利用來加快速度、提高安全性、簡化和減少施工現(xiàn)場的勞動密集型任務(wù)。

最有可能的情況是，人類工人將使用機(jī)器人來補(bǔ)充他們的勞動，提高生產(chǎn)率，并保證他們的安全。鑒于機(jī)器人目前的能力和勞動力短缺的加劇，機(jī)器人可能會接管一些更常規(guī)和瑣碎的活動，讓人類工人騰出時(shí)間專注于工作的其他方面。

技術(shù)進(jìn)步的主要目標(biāo)是進(jìn)步。但重點(diǎn)應(yīng)該放在讓工作變得更好，而不是升級和替換現(xiàn)有工人。建筑機(jī)器人是為了幫助和適應(yīng)我們今天生活的動態(tài)世界而制造的。建筑技術(shù)的改進(jìn)通常用于提高安全性，這是任何施工現(xiàn)場任何任務(wù)中最關(guān)鍵的部分之一。因此，對于機(jī)器人最終是否會取代人類的問題，并不像回答“是”或“否”那么簡單。

確實(shí)，機(jī)器人可以完成人類無法完成的任務(wù)，例如水下施工。然而，由于建筑業(yè)是風(fēng)險(xiǎn)最高的行業(yè)之一，因此機(jī)器人被用來協(xié)助工作并提高安全性。

我們可以這樣說，機(jī)器人不會在短期內(nèi)取代人類。無人機(jī)和協(xié)作機(jī)器人只是仍需要人類互動的各種機(jī)器人中的兩個例子。即使他們能夠制造出自動挖溝機(jī)，仍然需要有人在場。事實(shí)上，機(jī)器人即將出現(xiàn)，但它們站在我們這一邊。

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