【儀表網(wǎng) 儀表下游】2015年7月，ABB首度公開(kāi)機(jī)器人在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的案例，其表示與 MX3D等多家合作伙伴，成功開(kāi)發(fā)了一種全新的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)——可以將焊接工藝與建筑材料融為一體，在建造過(guò)程中無(wú)需使用其他金屬建材。
 

　　隨后幾年內(nèi)，ABB在建筑領(lǐng)域鮮有新動(dòng)態(tài)，但2021年，ABB開(kāi)始表露其在建筑領(lǐng)域的“野心”，接連公開(kāi)ABB機(jī)器人在建筑領(lǐng)域的探索。
 

　　對(duì)其案例進(jìn)行梳理發(fā)現(xiàn)，ABB機(jī)器人在建筑領(lǐng)域的布局圍繞著三個(gè)方向：3D打印與機(jī)器人的結(jié)合、模塊化建筑與機(jī)器人的結(jié)合以及高壓高風(fēng)險(xiǎn)工作的人工代替。
 

　　ABB近期公開(kāi)了與法國(guó)XTreeE公司的合作案例。XTreeE研發(fā)出了一種使用硬件包括ABB機(jī)器人的工業(yè)化3D打印建筑技術(shù)，該技術(shù)可以覆蓋項(xiàng)目數(shù)字化設(shè)計(jì)到實(shí)際生產(chǎn)的完整解決方案。
 

　　據(jù)了解，3D打印建筑相對(duì)于傳統(tǒng)的混凝土建筑擁有著更高的靈活性，可以隨著需求的改變而改變建筑的方向，同時(shí)對(duì)突發(fā)情況有更好的適應(yīng)性，且量身定制的程度更高。具體來(lái)看，XTREEE總裁ALBAN MALLET將其表述為“第一天你可以先打印一張桌子，第二天打印一堵墻，第三天打印一件公共設(shè)施，但是三天的3D打印建筑都可以保證高度的一致性”。
 

　　此外，3D打印建筑還有一個(gè)更大的優(yōu)點(diǎn)，單位質(zhì)量強(qiáng)度高，采用3D打印建筑技術(shù)，較少的材料可以獲得相同的強(qiáng)度。
 

　　具體來(lái)看，在3D打印建筑中機(jī)器人扮演著什么樣的角色呢？
 

　　在3D打印建筑技術(shù)中，第一步是對(duì)建筑進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，將其構(gòu)建成三維的數(shù)字化模型，同時(shí)進(jìn)一步確定建筑物需要進(jìn)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墻壁等。
 

　　隨后，進(jìn)行數(shù)字化的編程，將相對(duì)的指令發(fā)送到搭載了3D打印機(jī)的機(jī)器人，機(jī)器人開(kāi)始在建筑工地或其他地方(如工廠)構(gòu)建元素。
 

　　據(jù)悉，用于3D打印建筑的機(jī)器人擁有In-situ impregnation-原位浸漬、Co-extrusion with towpreg-絲束共擠出、Towpregextrusion-拖絲擠出、In-situ consolidation-原位合并、Inline Impregnation-內(nèi)聯(lián)浸漬等多種出料方式，但總體而言，無(wú)論選取何種出料方式，機(jī)器人均搭載著相應(yīng)的軟管以及噴嘴。
 

　　3D打印建筑機(jī)器人作業(yè)過(guò)程主要如下，軟管首先將砂漿混凝土等混合物泵出，混合物經(jīng)過(guò)配制后，噴嘴開(kāi)始作業(yè)，將混合物堆疊在擬定位置，隨后進(jìn)一步往下堆疊，開(kāi)始打印的過(guò)程。
 

　　在最終成效上，通過(guò)使用機(jī)器人，3D打印建筑可以完成常規(guī)建造方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新型設(shè)計(jì)建筑元素和部件，且3D打印建筑可以根據(jù)具體場(chǎng)景需求的不同選用不同的建筑材料，擁有更高的適用性。
 

　　目前而言，在3D打印建筑中使用機(jī)器人已成為一種趨勢(shì)并已有不少的落地案例。今年10月，清華大學(xué)建筑學(xué)院使用搭載機(jī)器人的3D建筑技術(shù)建造了窯洞形式混凝土農(nóng)宅。今年7月，使用ABB機(jī)器人進(jìn)行3D打印的金屬橋在阿姆斯特丹正式落地。
 

　　模塊化建筑與機(jī)器人的結(jié)合
 

　　在傳統(tǒng)的工地中，施工必須在現(xiàn)場(chǎng)完成，但在現(xiàn)場(chǎng)中作業(yè)存在著建筑材料損耗高、人工效率低下、時(shí)間緊迫等問(wèn)題，這樣背景下，可以在場(chǎng)外進(jìn)行預(yù)先構(gòu)建和預(yù)先生產(chǎn)的模塊化建筑取得迅速發(fā)展。
 

　　但即便是使用模塊化建筑的方式，其在對(duì)建筑模塊進(jìn)行生產(chǎn)仍存在著產(chǎn)品良率難以控制、勞動(dòng)力緊缺、人才匱乏、危險(xiǎn)系數(shù)高等問(wèn)題，這樣情況下，機(jī)器人是最優(yōu)解之一。
 

　　在具體的模塊化建筑中，有幾個(gè)重要流程，對(duì)建筑物進(jìn)行數(shù)字化處理，構(gòu)建一個(gè)三維的數(shù)字建筑物，并劃分成多個(gè)重要建筑模塊，并且通過(guò)模擬的方式對(duì)模塊進(jìn)行安全性測(cè)試，隨后將模塊投至預(yù)制生產(chǎn)線進(jìn)行處理，最后搬運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用。
 

　　在這其中，機(jī)器人最主要的應(yīng)用流程是建筑模塊生產(chǎn)線，使用機(jī)器人提高自動(dòng)化水平，另通過(guò)機(jī)器人編程軟件與模塊建筑的模擬平臺(tái)之間的搭配，進(jìn)一步優(yōu)化工廠布局以及生產(chǎn)線，從而提高產(chǎn)能。
 

　　關(guān)于在模塊建筑中使用機(jī)器人，木制結(jié)構(gòu)模塊場(chǎng)外建造企業(yè)Intelligent City聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Oliver Lang分析，機(jī)器人技術(shù)和可持續(xù)性在一定程度上是掛鉤的。
 

　　首先，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)來(lái)提高建筑質(zhì)量意昧著建筑的使用壽命更長(zhǎng)。其次，對(duì)于材料本來(lái)而言，以木材而言，其延伸性和可加工性非常適合機(jī)器人自動(dòng)化。最后，機(jī)器人對(duì)于已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的適應(yīng)性更強(qiáng)，系統(tǒng)是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，可以處理好所有可能的排列。
 

　　在具體案例上，ABB公開(kāi)案例顯示，其為IntelligentCity提供的生產(chǎn)線，可以有效提高生產(chǎn)效率，項(xiàng)目交付速度提高38%，模塊化建筑的生產(chǎn)成本降低了33%，同時(shí)有效優(yōu)化了生產(chǎn)過(guò)程，最大限度減少了切割不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。
 

　　高壓、高風(fēng)險(xiǎn)工作的人工代替
 

　　ABB機(jī)器人在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的又一個(gè)重要趨勢(shì)是高壓、高風(fēng)險(xiǎn)工作的人工代替。
 

　　ABB近期公開(kāi)了與迅達(dá)以及蘇黎世理工學(xué)院聯(lián)合啟動(dòng)的機(jī)器人電梯安裝系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目。據(jù)了解，安裝電梯時(shí)需要在電梯井中安裝大量錨栓才可以精確、安全地固定軌道和通道門，但是隨著建筑物的高度增加，所需的錨栓數(shù)量越多，同時(shí)在混凝土電梯井內(nèi)鉆孔安裝錨栓重復(fù)性強(qiáng)、耗費(fèi)體力且豎井內(nèi)噪音大、灰塵多，對(duì)工人而言，這是高壓、高風(fēng)險(xiǎn)的工作。
 

　　這樣情況下，提高工作質(zhì)量、改造電梯安裝人員的工作條件成為重中之重，機(jī)器人電梯安裝系統(tǒng)由此誕生，但同樣存在著挑戰(zhàn)。
 

　　首先，機(jī)器人需要以毫米級(jí)別精度在相同的坐標(biāo)上鉆孔，但機(jī)器人在電梯井中的位置是不斷改變的，這代表機(jī)器人必須不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整以適應(yīng)鉆孔。其次，機(jī)器人在開(kāi)始鉆孔之前，還需要對(duì)井壁進(jìn)行掃描處理，檢查井壁下是否擁有隱藏的鋼筋以及混凝土表面是否平整，這對(duì)機(jī)器人而言，在算力上也是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
 

　　在建筑行業(yè)，工作強(qiáng)度既高風(fēng)險(xiǎn)也大的工作數(shù)不勝數(shù)，如若機(jī)器人可以代替高壓、高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下的作業(yè)，無(wú)疑擁有著巨大的空間。
 

　　此外，目前建筑行業(yè)招人難的問(wèn)題仍未得到緩解。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《2020年農(nóng)民工監(jiān)測(cè)調(diào)查報(bào)告》顯示，2020年我國(guó)農(nóng)民工平均年齡為40.8歲，比2019年提高0.6歲；其中，50歲以上農(nóng)民工所占比重已經(jīng)超過(guò)24%。越來(lái)越多的年輕人，不再愿意像父輩那樣，頂著“農(nóng)民工”的標(biāo)簽進(jìn)工地干重活，而是更加愿意選擇新興行業(yè)。
 

　　種種難題下，作為最優(yōu)解的建筑機(jī)器人取得迅速發(fā)展，截至目前，已有較多的入局者，這其中既有老玩家也有眾多新玩家。
 

　　大界機(jī)器人自2016年成立以來(lái)就專注于建筑機(jī)器人領(lǐng)域，持續(xù)深挖建筑機(jī)器人的控制系統(tǒng)、智能算法與人機(jī)交互的核心技術(shù)。碧桂園2018年斥800億成立博智林機(jī)器人，重點(diǎn)聚焦建筑機(jī)器人研發(fā)、制造與應(yīng)用，發(fā)展至今，博智林機(jī)器人已投入工業(yè)使用，可以替代人工完成測(cè)量、地面整平、地坪研磨等工作。此外，綠地控股先前也以3億元入股深藍(lán)科技，開(kāi)始在建筑機(jī)器人的探索。
 

　　建筑與人的生活密切相關(guān)，擁有著龐大的存量市場(chǎng)，這樣背景下，哪家機(jī)器人企業(yè)能挖掘出新的應(yīng)用場(chǎng)景把握到最新的趨勢(shì)，哪家企業(yè)就越有可能吃上這一領(lǐng)域最大的“蛋糕”。