机器人技术如何改变现代建筑领域面貌

科技 2024-10-05 08:10 广东

建筑、工程和建设(AEC)行业的创新蓬勃发展，从公元前430年用数学精度手工雕刻多立克柱到2014年发明全透明光伏玻璃，今天AEC最大的成就是机器人施工技术。机器人技术可以被描述为使用人工输入来自动执行典型的人工任务的技术。

在AEC领域，机器人能够进行大幅面3D打印、3D成像、精确切割和装配任务。自20世纪初机器人概念出现以来，关于机器人技术对AEC行业影响的讨论就从未间断过。然而，这些讨论或文章通常都非常含糊，如 “机器人技术降低了成本 ”或 “机器人技术提高了效率”。通常情况下，这些说法的来源更加模糊，也没有案例研究来证明这些说法。虽然机器人技术有可能在成本、可持续性、效率、安全性和精确性方面产生有利影响，但让我们来探索和分析一下真实的案例研究，以了解机器人技术在现实世界中的影响。

2022年，辛西娅-布罗斯克（Cynthia Brosque）和马丁-费舍尔（Martin Fischer）发表了《十种建筑机器人对安全、质量、进度和成本的影响》一文，广泛记录了机器人技术与人工施工方法之间的探索和比较。这项研究涉及亚洲、欧洲、南美洲和美国的12个项目、11个承包商和4个国家。每个承包商都与机器人配对完成类似的任务，以下是他们的案例研究和成果摘要。

机器人打孔：DPR & Hilti（喜利得）

半自动打孔机器人Jaibot-Hilti GB

DPR使用喜利得混凝土钻孔机器人测试其与人工在混凝土板上钻孔的性能。他们发现，喜利得每天可以打500个孔，而人工每天只能打300个孔，这大大提高了最初的生产率。然而，喜利得在现场提高了生产率，但在准备BIM文件时却损失了生产率，因为BIM文件需要有更高的详细程度、额外的建模与精确协调，以及测试放置以对齐BIM。如果精度不准确，承包商就必须在楼板完工后重新钻孔，这样就会降低5%的生产率。

自动安全：大林组（Obayashi）& Stocklin

Dematic

Obayashi与Stocklin合作开发了一款AGV(自动导引车)，以研究通过机器人技术可以实现的生产力、安全性和成本节约水平。案例研究援引日本厚生劳动省的数据估计，15%的建筑相关伤害是由人工搬运和移动建筑材料造成的。AGV能够完成5名团队成员的工作，只有1名操作员和2名支持人员，可以处理来自20多个承包商的材料运输。在安全方面，MLS使用激光雷达扫描来检测周围环境，并在检测到障碍物时自动减速或停车。除了生产力和安全措施外，AGV还能够管理68%的建筑材料订单。

脚手架创新:Bechtel & Kewazo

Kewazo是 “Liftbot ”的开发商，Liftbot是一种半自动、遥控、摄像头辅助机器人，可在施工过程中协助脚手架的搭建。2022年，当初步研究完成后，Kewazo计划将Liftbot与名为Onsite的数字程序配对使用，后者将跟踪和管理脚手架工作。截至2023年1月，Kawazo已筹集到1000万美元，用于推进这项工作！

Bechtel在一个20层、40米高的项目上测试了Liftbot的能力。测试发现，Liftbot能够减少人工、降低成本、完全消除对脚手架高度的限制，同时还能跟踪进度并生成在线报告。根据Betchel的计算，使用Liftbot的脚手架项目每月成本略高于10000美元，而一般的人工作业需要11名团队成员，每月每小时55美元。平均下来，每月略高于14万美元。

空中扫描:Megacentro & Exyn

Exyn Technologies

Exyn Technologies开发的自主空中机器人专为矿井等没有GPS的环境而设计，使用配备激光雷达、激光扫描/点云技术和热像仪的无人机来绘制和勘测危险区域。这些无人机可自主导航，在捕捉三维扫描结果的同时避开障碍物，并使用人工智能工具对收集到的数据进行分析。

Megacentro在秘鲁卢林的100000平方米仓库中测试了Exyn技术，使用无人机将检查频率从每年一次提高到每月两次。这样就能及早发现小问题，进行预防性维护，并降低随着时间推移出现更严重侵蚀的可能性。

自动搬运:Produktiva & SafeAI

SafeAI通过将人工智能与先进的传感器、线控驾驶系统和自动驾驶软件相结合，开发出了建筑和采矿车辆的自动驾驶技术。该系统允许轻型车辆和重型机械按照预设路径自主运行，并对障碍物和地形等实时情况进行分析。

Produktiva在秘鲁利马一个价值600万美元、23层楼高的住宅项目中进行了这项研究，SafeAI的自动驾驶滑移装载机用于在172米的距离上拖运700立方米的材料。虽然为了安全起见，滑移装载机的运行速度较低（11公里/小时），但未来迭代的目标是与人工操作的典型速度相匹配。目前，每台机器都由一个人监管，但我们的目标是同时控制多台机器。

现场扫描:NCC和波士顿动力

波士顿动力公司开发了一个名叫Spot的机器人。它有四条腿，可以在室内和室外使用，可以在复杂的地形上行驶，用机械臂开门，爬楼梯。它由连接Wi-Fi的平板电脑控制。在建筑中，Spot用于点云扫描等任务，结合了Faro和Leica等公司的相机。它还用于与BIM比较竣工条件、监控安全性和跟踪发票。其自主重复编程的能力使其在项目进展过程中能够完美地进行持续扫描。

在Kineum项目的案例研究中，NCC公司和Platzer公司合作，对现有的两层楼（面积为8000平方米）进行翻新，以便增加一个27层的酒店和办公楼。在这个过程中，两名工人手动扫描了这些充满家具的楼层，总共花费了五天时间，并且由于房间尺寸不规则，他们不得不频繁地移动设备。虽然这项研究的重点是一次性扫描，但Spot的优势在于重复、多传感器扫描，解决了行业劳动力短缺和未来对高效扫描的需求!

干墙修整自动化：Swinerton & Canvas

Canvas机器人

Canvas机器人的设计目的是协助室内干墙饰面工作，如抹泥和打磨。它有一个带机械臂的移动平台，可使用两种工具：用于涂抹干墙泥的喷涂机和用于平滑表面的带真空吸尘器的打磨机。Canvas机器人还配备了用于测绘和校准的激光雷达传感器，通过力传感和工具顺应性确保高质量的表面处理。虽然大部分时间都是自主操作，但约有30%的时间需要操作员通过平板电脑进行控制。

DPR公司和专门从事技术和商业建筑的Swinerton公司合作开展了本案例研究。在DPR的制药项目中，它完成了11个区域5935平方米的干墙，而 Swinerton则在几个较小的项目中使用了Canvas。通常情况下，需要五到七名干墙工人和一到两个机器人，其规模与传统的人工团队相似。

外骨骼效率:HdLab & SuitX

SuitX

由SuitX设计的ShoulderX是一种外骨骼，旨在帮助技术工人减轻高空作业和举重任务时的疲劳。ShoulderX 可减轻重力对肩部造成的压力，通过平衡穿戴者手臂和工具的重量，使从胸部到天花板的工作变得更加轻松。外骨骼可以快速调整，以获得不同程度的支撑，即使在狭窄的空间也能自然移动。

在Engelhoven等人于2018年完成的另一项案例研究中发现，通过加入 ShoulderX机器人技术，工人的力量可以增加80%。HdLab研究了吊架安装的高空钻孔，1000多个孔都是人工钻的。然而，SuitX的穿戴时间约为5分钟，成本为5000美元，一次性培训费为600美元。两种情况下的人工成本都保持在每小时43.75美元。

无人测量:MT Højgaard & CivRobotics

CivRobotics的CivDot

CivRobotics利用能够绘制勘测点布局的CivDot机器人实现勘测点标记的自动化。CivDot的生产率和初始定价取决于测点距离、精度、地形复杂性和机器人电池寿命等因素。MT Højgaard公司在哥本哈根水上文化中心1英亩的场地上测试了CivDot，购买一台这样的机器人一般需要4万到6万美元。

但是，由于MT Højgaard公司无法确定项目的未来需求，因此他们选择租用机器人，每月租金合计4800美元，精度等级性能较低，能够满足项目需求。如果没有机器人技术，这项任务通常需要2名或更多工人手动收集点坐标、清理施工现场、确定整个工作空间并手动放置标桩。有了CivDot，MT Højgaard就能完成在整个工地放置267个标记的任务，减少了所需的整体人工劳动，提高了准确性，并加快了工作速度。

钢筋绑扎:Implenia & TyBot

TyBot是一种先进的建筑机器人，可以自动绑扎钢筋。TyBot提高了安全性，减轻了人工完成这项任务时对工人造成的负担。这种机器人还能在刮风下雨等恶劣天气条件下工作。TyBot安装在头顶的轨道系统上，使用轮子在轨道系统上移动，并配备了摄像头来绘制工程地图。

对机器人的培训只需6天，TyBot只能使用特定尺寸的钢筋，并且需要使用专有软件才能正常工作。Implenia公司测试了TyBot安装1800立方米钢筋板的能力，Traylor兄弟公司则在1-10双跨度桥梁上测试了该机器人。这两项任务通常都需要6-8名工人进行大量艰苦的劳动，而且通常需要长达6周的时间才能完成。Tybot能够在两个8小时的时间内完成工作，并且有一名团队成员在场监督进度。与上述案例研究类似，尽管TyBot能带来多种好处，但两家承包商团队都认为这项技术还没有足够成熟到可以购买的程度，因此他们选择每周花费3600美元租赁TyBot。

结语

总之，案例研究凸显了机器人技术在建筑领域的巨大潜力，尤其是在提高安全性和减少人工劳动方面。值得注意的是，10台机器人中有8 台的精确度显著提高了55%，但仍有平均10%的任务需要返工和修正。对财务的影响也各不相同：虽然有6台机器人节省了30-60%的成本，但有4台实际上增加了类似幅度的项目成本。不过，尽管有一个项目的时间比预期的要长，但其中8个项目还是提前完成了，证明了效率的提高。

虽然这些进步带来了希望，但也引起了建筑工人和建筑师对机器人在其领域中的作用的担忧。这些担忧是有道理的，因为机器人技术虽然有用，但并非没有缺陷。目前，它们的表现与传统方法相当或略胜一筹，这表明虽然技术在不断进步，但还不能完美地取代人类的专业技能。

最终，随着机器人技术的不断成熟，未来的建筑业将是人类智慧与机器人效率的完美结合，从而建造出更安全、更快速、更具成本效益的建筑。

来源：Parametric Architecture(PA)

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyNDMwMTIzOA==&mid=2247488486&idx=1&sn=dca6188a02a877d99824ddfdacb8a640

机器人视界

建筑机器人等智能施工装备在内相关智能建造行业前沿资讯平台，掌握全球智能建造发展动态，联通全球智能建造市场，共创全球智能建造新生态。商务合作可联系：yiliwu521@gmail.com。

最新文章

全球范围工厂工业机器人密度七年增长一倍有余

韩国浦项建设拉毛机器人获CES机器人类别创新奖

弗吉尼亚理工大学获百万美元资助推动混凝土3D打印机应用

机器与艺术的碰撞，意大利公司用机器人雕刻艺术品

现代工程建设联合初创公司推出社区自动驾驶机器人送货服务

住建部：发展智能建造是建筑业转型发展的内在需要

建筑机器人公司湃特纳完成数千万元天使轮融资

机器人夜间自动运输建筑装修材料，韩国初创企业进行机器人集中演示

看大洋彼岸机器人技术投资现状

建筑机器人公司大方智能与新加坡公司签署新马区域独家销售协议

筑领科技宣布完成Pre A轮千万美元融资

波兰水路两栖四足机器人用于供热供水污水管道检查

新加坡HDB：明年起一半的按订单建造建设项目将使用建筑机器人喷漆和抹灰

德国慧鱼集团完成对建筑机器人公司的收购，以加强机器人在建筑工地上的应用

建筑业初创企业大赛决出八强，建筑机器人公司Raise Robotics入围决赛

Corvus Robotics 获得1800万美元融资，彻底改变仓库库存管理

跨国建材巨头圣戈班和机器人公司Renovate联手，用机器人创新屋顶瓦片施工

Dusty Robotics第二代建筑放线机器人全面上市，新增检测楼面标高的功能

撼动欧洲建筑业的科技创业公司

日本建造业机器人转型联盟：联盟12项技术将改变40年一成不变的工地现场

建筑机器人迎发展新契机，苏州厦门放大招，在招投标活动中增设智能建造评审内容

韩国HL集团320亿韩元收购全球唯一成功商业化室外自动驾驶泊车机器人的公司Stanely Robotics

IFR世界机器人报告称，全球有400万台机器人在工厂工作

Voliro获得1200万美元A轮融资，利用空中机器人改造基础设施检测

机器人技术如何改变现代建筑领域面貌

美国建筑业如何将世界甩在身后

厦门市住建局连发3个智能建造装备建设指引：包括外墙喷涂机器人、搬运机器人及塔机远程集控系统

建筑业中的人工智能：成功蓝图

世界首台窗户清洁机器人已经被部署到纽约市的一座摩天大楼

建筑行业报告显示，工地上机器人的使用有所增加

快速且精确：新型钢筋捆绑机器人可以使建筑工作更容易

沃尔沃建筑设备公司在2024年沃尔沃日上推出自主设备

厦门鼓励工程招投标活动中增设智能建造技术应用评审内容

迅达的电梯机器人安装系统正在奥地利维也纳的白雪公主塔楼项目公司施工

建筑机器人公司Canvas举行新品施工演示会

加拿大高中生创办的建筑机器人初创公司Optimotive获得200万美元新投资

售价超42万美元，先进建筑机器人公司推出第三代钢筋绑扎机器人公开发售

工地现场的机器人正变得可靠，已经能够完成特定建筑施工任务

建筑机器人，科幻照进现实

欧洲大陆十大机器人初创公司新星：阿姆斯特丹的建筑砌砖机器人公司在列

可喷漆和铺设地砖的机器人为新加坡的建筑业带来革命性变化

建筑业：当机器人介入时

韩国浦项钢铁通过内部创业孵化建筑机器人企业Gole Robotics

丹麦奇缺熟练电工，考虑用机器人完成电气施工部分任务

BuiltWorlds发布建筑机器人50强榜单

深圳南山工信局：征集机器人应用场景需求，包括建筑场景

研发墙面处理机器人群，蔚建科技完成1.2亿元融资

主打一个物美价廉，英国魔改中国产机器狗大量投放乌克兰战场，化身BAD1、BAD2

建筑工地放线的未来—机器人

人工智能如何使计算机视觉技术在建筑工地的安全监控中发挥作用

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉