2021年11月02日 | ABB的建筑机器人“新棋局”

【文/伍勿武】2015年7月，ABB首度公开机器人在建筑领域应用的案例，其表示与 MX3D等多家合作伙伴，成功开发了一种全新的钢结构焊接技术——可以将焊接工艺与建筑材料融为一体，在建造过程中无需使用其他金属建材。

随后几年内，ABB在建筑领域鲜有新动态，但2021年，ABB开始表露其在建筑领域的“野心”，接连公开ABB机器人在建筑领域的探索。

【高工机器人】对其案例进行梳理发现，ABB机器人在建筑领域的布局围绕着三个方向：3D打印与机器人的结合、模块化建筑与机器人的结合以及高压高风险工作的人工代替。

3D打印与机器人的融合

ABB近期公开了与法国XTreeE公司的合作案例。XTreeE研发出了一种使用硬件包括ABB机器人的工业化3D打印建筑技术，该技术可以覆盖项目数字化设计到实际生产的完整解决方案。

据了解，3D打印建筑相对于传统的混凝土建筑拥有着更高的灵活性，可以随着需求的改变而改变建筑的方向，同时对突发情况有更好的适应性，且量身定制的程度更高。具体来看，XTREEE总裁ALBAN MALLET将其表述为“第一天你可以先打印一张桌子，第二天打印一堵墙，第三天打印一件公共设施，但是三天的3D打印建筑都可以保证高度的一致性”。

此外，3D打印建筑还有一个更大的优点，单位质量强度高，采用3D打印建筑技术，较少的材料可以获得相同的强度。

具体来看，在3D打印建筑中机器人扮演着什么样的角色呢？

在3D打印建筑技术中，第一步是对建筑进行数字化设计，将其构建成三维的数字化模型，同时进一步确定建筑物需要进行3D打印的部分，一般而言，3D打印的部分主要有混凝土制成的地基和墙壁等。

随后，进行数字化的编程，将相对的指令发送到搭载了3D打印机的机器人，机器人开始在建筑工地或其他地方（如工厂）构建元素。

据悉，用于3D打印建筑的机器人拥有In-situ impregnation-原位浸渍、Co-extrusion with towpreg-丝束共挤出、Towpregextrusion-拖丝挤出、In-situ consolidation-原位合并、Inline Impregnation-内联浸渍等多种出料方式，但总体而言，无论选取何种出料方式，机器人均搭载着相应的软管以及喷嘴。

3D打印建筑机器人作业过程主要如下，软管首先将砂浆混凝土等混合物泵出，混合物经过配制后，喷嘴开始作业，将混合物堆叠在拟定位置，随后进一步往下堆叠，开始打印的过程。

在最终成效上，通过使用机器人，3D打印建筑可以完成常规建造方法无法实现的新型设计建筑元素和部件，且3D打印建筑可以根据具体场景需求的不同选用不同的建筑材料，拥有更高的适用性。

目前而言，在3D打印建筑中使用机器人已成为一种趋势并已有不少的落地案例。今年10月，清华大学建筑学院使用搭载机器人的3D建筑技术建造了窑洞形式混凝土农宅。今年7月，使用ABB机器人进行3D打印的金属桥在阿姆斯特丹正式落地。

模块化建筑与机器人的结合

在传统的工地中，施工必须在现场完成，但在现场中作业存在着建筑材料损耗高、人工效率低下、时间紧迫等问题，这样背景下，可以在场外进行预先构建和预先生产的模块化建筑取得迅速发展。

但即便是使用模块化建筑的方式，其在对建筑模块进行生产仍存在着产品良率难以控制、劳动力紧缺、人才匮乏、危险系数高等问题，这样情况下，机器人是最优解之一。

在具体的模块化建筑中，有几个重要流程，对建筑物进行数字化处理，构建一个三维的数字建筑物，并划分成多个重要建筑模块，并且通过模拟的方式对模块进行安全性测试，随后将模块投至预制生产线进行处理，最后搬运至现场进行使用。

在这其中，机器人最主要的应用流程是建筑模块生产线，使用机器人提高自动化水平，另通过机器人编程软件与模块建筑的模拟平台之间的搭配，进一步优化工厂布局以及生产线，从而提高产能。

关于在模块建筑中使用机器人，木制结构模块场外建造企业Intelligent City联合创始人兼首席执行官Oliver Lang分析，机器人技术和可持续性在一定程度上是挂钩的。

首先，通过自动化技术来提高建筑质量意昧着建筑的使用寿命更长。其次，对于材料本来而言，以木材而言，其延伸性和可加工性非常适合机器人自动化。最后，机器人对于已开发产品的适应性更强，系统是预先设计好的，可以处理好所有可能的排列。

在具体案例上，ABB公开案例显示，其为IntelligentCity提供的生产线，可以有效提高生产效率，项目交付速度提高38%，模块化建筑的生产成本降低了33%，同时有效优化了生产过程，最大限度减少了切割不达标等问题。

高压、高风险工作的人工代替

ABB机器人在建筑领域应用的又一个重要趋势是高压、高风险工作的人工代替。

ABB近期公开了与迅达以及苏黎世理工学院联合启动的机器人电梯安装系统试点项目。据了解，安装电梯时需要在电梯井中安装大量锚栓才可以精确、安全地固定轨道和通道门，但是随着建筑物的高度增加，所需的锚栓数量越多，同时在混凝土电梯井内钻孔安装锚栓重复性强、耗费体力且竖井内噪音大、灰尘多，对工人而言，这是高压、高风险的工作。

这样情况下，提高工作质量、改造电梯安装人员的工作条件成为重中之重，机器人电梯安装系统由此诞生，但同样存在着挑战。

首先，机器人需要以毫米级别精度在相同的坐标上钻孔，但机器人在电梯井中的位置是不断改变的，这代表机器人必须不停地进行动态调整以适应钻孔。其次，机器人在开始钻孔之前，还需要对井壁进行扫描处理，检查井壁下是否拥有隐藏的钢筋以及混凝土表面是否平整，这对机器人而言，在算力上也是个巨大的挑战。

在建筑行业，工作强度既高风险也大的工作数不胜数，如若机器人可以代替高压、高风险环境下的作业，无疑拥有着巨大的空间。

此外，目前建筑行业招人难的问题仍未得到缓解。国家统计局《2020年农民工监测调查报告》显示，2020年我国农民工平均年龄为40.8岁，比2019年提高0.6岁；其中，50岁以上农民工所占比重已经超过24%。越来越多的年轻人，不再愿意像父辈那样，顶着“农民工”的标签进工地干重活，而是更加愿意选择新兴行业。

种种难题下，作为最优解的建筑机器人取得迅速发展，截至目前，已有较多的入局者，这其中既有老玩家也有众多新玩家。

大界机器人自2016年成立以来就专注于建筑机器人领域，持续深挖建筑机器人的控制系统、智能算法与人机交互的核心技术。碧桂园2018年斥800亿成立博智林机器人，重点聚焦建筑机器人研发、制造与应用，发展至今，博智林机器人已投入工业使用，可以替代人工完成测量、地面整平、地坪研磨等工作。此外，绿地控股先前也以3亿元入股深蓝科技，开始在建筑机器人的探索。

建筑与人的生活密切相关，拥有着庞大的存量市场，这样背景下，哪家机器人企业能挖掘出新的应用场景把握到最新的趋势，哪家企业就越有可能吃上这一领域最大的“蛋糕”。