建筑机器人在我国的应用现状及推广难点研究

建筑机器人在我国的应用现状及推广难点研究

宋彬

广东博智林机器人有限公司  广东省佛山市 528300

摘要：我国建筑业虽发展迅速，但机械化、自动化程度比较低，建筑业属于高危行业，存在安全事故多、劳动生产率低下、劳动力短缺等问题。因此，大力发展建筑机器人能在一定程度上解决建筑业面临的困境，既可将建筑工人从危重的建筑环境中解放出来，保障工人安全，又能提高施工效率，一定程度上解决劳动力短缺的问题。

关键词：建筑业；建筑机器人；难点；对策

随着国家大力发展机器人政策的推动及建筑机器人关键技术的不断突破，未来建筑机器人必定具有无限的发展潜力，不仅能促进建筑机器人的推广和应用，还能实现建筑业的安全、高效、可持续发展。

1发展建筑机器人的背景及意义

1.1我国建筑业市场转型发展需要

自2010年以来，建筑业增加值占国内生产总值的比例始终保持在6.6%以上，在2015、2016年连续两年下降后又连续3年出现回升，2019年达到了7.16%，是近10年的最高点，建筑业作为国民经济支柱产业的地位稳固。“十四五”时期是建筑业新发展阶段的开局起步期，也是建筑业转型发展的关键期，从“追求高速增长”转向“追求高质量发展”，从“中国建造”迈向”中国智造”将是建筑业转型发展的必然趋势。

1.2当前建筑业的痛点

1.2.1劳动力短缺

随着我国人口红利的逐渐消失，劳动力短缺成为建筑业面临的重要挑战。截至2019年底，全国有施工活动的建筑业企业有103814个，同比增长8.82%；建筑业从业人数5427.37万人，比上年末减少135.93万人，同比下降2.44%。建筑业从业人数占全社会就业人员总数的7.01%，比上年减少0.16%。近年的建筑业从业人员中，30～40岁和20～30岁分别占20%和10%左右，年轻人越来越少，老龄化凸显，建筑业劳动力成本不断提高。

1.2.2施工安全性差

建筑工作环境比较危险恶劣，存在如高空作业，噪声大，灰尘、毒气危害等。我国建筑业发展迅速，但安全生产情况却不容乐观，建筑施工过程中事故频发，常见的施工安全事故有高空坠落、坍塌、物体打击、触电、窒息、中毒、机械伤害等，高处坠落和坍塌是事故的主要类型。

1.2.3劳动生产率增长缓慢

我国建筑业劳动生产率仍低于发达国家水平。我国建筑业劳动力主要为农村务工人员，大多未经过系统的知识和技能培训，多数建筑企业仍采用传统的管理模式，技术投入低，生产装备落后，导致建筑业劳动生产率增长缓慢。

1.3建筑机器人进入建筑业成为发展趋势

建筑机器人能代替人类做一些危险、枯燥、强度大的工作，并且生产效率更高，可节省大量劳动力成本。此外，使用建筑机器人更安全可靠，大幅提高建筑质量。《“十四五”建筑业发展规划》中明确指出要积极推进建筑机器人在生产、施工、维保等环节的典型应用，重点推进与装配式建筑相配套的建筑机器人应用，辅助和替代“危、繁、脏、重”施工作业。这也成为建筑机器人迅猛发展的重要契机。建筑机器人的应用有利于提高建造技术和管理水平，革新工程建设管理模式，加快建筑业转型升级，推动建筑业实现自动化、智能化变革的发展趋势。

2建筑机器人在我国推广应用的难点

尽管建筑机器人进入建筑业是必然趋势，但短时间要在国内推广应用仍面临诸多难题。

2.1人才缺乏

“建筑机器人之父”周惠兴说：“现在是进入建筑机器人这个行业的最好时机，因为这个行业缺乏人才。”2014年起有些职业院校开设了工业机器人技术专业或方向，但主要定位于机器人操作、运维、营销方面。2016年，机器人工程专业在国内本科院校首届招生，与智能建造专业一样起步较晚，就业人才数量很少。清华大学、同济大学、北京建筑大学等高校从2018年起才陆续开设了智能建造相关专业的本科。目前建筑机器人领域人才是极其缺乏的，尤其在技术开发方面。

2.2智能程度不高

建筑施工场地环境复杂，具有较强的动态性，机器人常被障碍物包围，或在深沟或在脚手架上移动作业。避障和移动对机器人在识别和传感器、机器人视觉系统、三维空间运动规划、事件处理控制算法、人机交互等智能技术方面都提出了很高的要求。建筑机器人需融合很强的人工智能技术才能适应工作环境的实时变化，实现在非车间化的施工场所中自由移动，顺利作业。

2.3研发技术不成熟

目前，国内在建筑机器人开发和应用方面尚无统一的行业标准。一些初创型建筑机器人科技公司为抢占市场，在没有完整的技术规划、成熟的研发体系及专业的职业培养情况下赶进度，对核心技术研发不足，送去工地的样机常出现撞墙或趴窝等问题。硬件上对外界环境抗干扰性能较差，常因外部磨损影响施工精度；软件上控制系统也不理想，对机器人的动作调整有限，响应速度不高。

2.4 产业链缺失

建筑机器人产业链包含上游零部件、中游本体及系统集成和下游施工应用。建筑机器人尚处于新兴行业，其产业链不成熟，甚至是缺失。上游和中游行业中，施工复杂性对零部件、本体及系统集成提出了更特殊的需求，目前零部件和系统部件主要以定制为主。下游施工应用中，机器人应用尚处于试水阶段，上中下游企业尚未形成协同，无法形成规模效益，不利于产业链打造。

3建筑机器人发展方向及建议

3.1持续攻坚建筑机器人关键技术

建筑机器人与工业机器人相比，工业机器人是固定操作的，物料是移动配合的，而建筑机器人是移动作业的，建筑物是固定被施工的。所以建筑机器人要求有可移动的灵活性和较大的工作空间，需在约束的空间作业。目前需鼓励相关科研单位和企业积极合作，持续攻克关键核心技术，建筑机器人一定会有质的飞跃。

3.2研究新型建筑材料和结构

目前的建筑机器人主要根据传统的建筑材料去设计和施工，而传统的建筑材料不一定适合机器人施工，因此要敢于突破材料的限制，根据建筑机器人的特点以及施工工艺，研究新型的建筑材料或者建筑结构。

3.3扩大机器人在建筑业中的应用比例

当前建筑机器人在不同的领域得到了不同程度的应用，但大多碍于机器人采购成本高、需专门操作技能的人才、维护成本高等没能大规模应用。对于建筑机器人的研发，需结合建筑建造和机器人技术，因此对拥有房地产开发和机器人开发经验的公司具有较大的优势，大型房地产企业拥有丰富的建筑应用经验、庞大的建造需求和量大面广的工地，可为机器人研发提供工地进行测试；机器人开发公司拥有机器人开发的软硬件人才和设计经验，可通过政策鼓励双方深入合作，推动机器人的开发应用。针对机器人的推广应用，可加速传统建筑设备的机器人化改造，提高设备综合效能；加快现有机器人技术的应用，让技术较为成熟的机器人走出实验室，进入工地测试，加速迭代，促进建筑机器人逐步商业化。

3.4加大建筑机器人领域的人才培养

目前国内对于建筑机器人设计人才的培养课程很少，出现懂建筑设计和建造的人不懂机器人设计，懂机器人设计的人不懂建筑方面知识的尴尬局面，未能很好的把建筑跟机器人技术结合起来，因而限制了建筑机器人的发展。因此需加大对建筑机器人领域的教育投入，培养一批复合型人才。

4结语

总之，要加强人工智能和建筑机器人的深度融合，提高机器人性能和精度要求，保障机器人的质量更稳定，操作更简便，寿命更长；同时，推动建筑机器人的广泛应用，上中下游协同发展，打造优良的生态产业链等等。

［参考文献］

[1]林治阳.建筑机器人在我国建筑业企业中的应用障碍及对策研究[D].重庆：重庆大学，2017.

[2]赵峰，王要武，金玲，等.2019年建筑业发展统计分析[J/OL].工程管理学报，2020，34（2）：1-5（2020-03-23）[2020-04-10].