智能機器人在未來建筑工程中的作用

【摘要】人工智能正在以飛速的發展速度和廣闊的前景占領著我國的各個領域，包括醫療、電子、信息、教育等等，為諸多領域打開了新的大門，擁有者更加廣闊的前景。相對于其他領域，在建筑領域中，人工智能發展起步較晚，目前仍處于探索與嘗試的階段，不過依照人工智能快速處理數據、發現問題、整理匯總資料等優點，人工智能能夠實現代替人類處理更為復雜的問題，其前景還是很廣闊的，具有很大的發展空間。

【關鍵詞】智能機器人；建筑工程

本文通過對智能機器人迅速發展的原因，建筑工程中智能機器人的應用優勢及當前現狀進行分析，總結出智能機器人在未來建筑中的作用。在建筑工程中，智能機器人一般充當著智能執行設定程序，完成施工任務的角色。就目前智能機器人的發展來看，一些簡單的建筑工程任務是可以完成的，例如根據提前編好的程序進行操作，或者替代人類進行復雜計算、匯編等等。放眼未來，對于智能機器人來說，在建筑領域智能機器人可以實現的技術、起到的作用還可以很多。

1、智能機器人應用的原因

1.1人工智能技術的推進

目前，我國經濟的發展帶動了許多高精尖領域的快速發展，尤其是現在應用較廣的人工智能技術，它使得醫療、教育、電子產品都有了質的突破，擺脫了原有傳統行業的桎梏，將原來的構想變為現實，極大地豐富了我們的想象以及方便了我們的生活。人工智能的發展也促使了智能機器人的廣泛應用，在銀行、交通運輸等公共地點已經有了智能機器人的身影，它已經不僅僅在教科書上、在電視機里，已經成為大眾生活中的常見配置。這種巨大的改變，的確為我們日常生活帶來了便利，同時也豐富了我們的生活，并且應用的越來越廣。

建筑的發展史是人類社會不斷進化演變的過程，各個歷史時期有不同的建筑工程施工過程，從側面也反映了建筑技術的不斷進步。隨著人類社會的發展，從原始社會到工業革命的進化，人類科技也先后經歷了蒸汽時代、電氣時代、自動化時代到如今的智能時代，這種歷史的推進也使得在建筑領域智能機器人應用的地方不斷增多，技術的推進必然導致原有舊技術的淘汰，更新的技術的更迭。

1.2建筑行業發展的必然要求

建筑的發展是根據經濟以及科技的進步為前提的，中國經過改革開放到如今，經濟上飛速發展，成為世界上第二大經濟體，人們對于建筑的要求已經不是簡單地“住所”的要求，而是向著更高層化、多樣化的方向發展，這必然導致施工過程的復雜。所以建筑行業的發展和對其的需求也必然導致了相關技術需要相適應。智能機器人是滿足建筑行業發展的必然要求。

2、智能機器人應用的作用

2.1高效性

目前階段在建筑施工過程中來看，建筑工地已經有了一定的機械化設備的施工，大部分施工過程已經擺脫了傳統的施工方式，解放了部分建筑工人的雙手。但智能化的應用還遠遠不夠，仍處于機械化生產的初級階段，人工智能甚至智能機器人的應用都十分少有。許多建筑的工序使用人工的手段周期性較長而且伴隨著不必要的誤差，有可能小小的失誤就會造成嚴重的后果，這些是無法彌補的，而應用智能機器人則能歐有效避免這一失誤。首先是效率上的，一些復雜、冗余的數據處理與分析，以及資料的查找、匯總等等都會耗費大量的人力、物力，而智能機器人在這些方面更為便捷、迅速，能節省施工周期。此外，智能機器人計算、處理方面都較為精準，出現誤差的可能性極小，大大提高了施工的效率。

2.2安全性

建筑施工現場是具有一定的危險性的，常常伴隨著高空作業或者狹窄空間作業等等，這就會有一定的危險性，人工安全的得不到保障。并且由于大部分都是室外作業，作業過程中受到外景影響的因素有許多，這更是一大不確定的因素。施工環境的不確定、施工強度較大以及作業條件艱苦這些都會讓工人處于危險的境地，并且建筑施工過程的質量完成時間也會受到環境的影響。應用人工智能在建筑領域，就會大大縮減這種不確定性的影響程度，能夠在一定環境下保障施工的安全性。

2.3低成本

在建筑施工中，很大的成本都是源于人工的成本，并且人工常常具有不確定性，這使得隱形成本大大增加。將智能機器人代替部分人工就會很好的解決這一問題。用智能化機器人代替人工，能夠將資源進行優化并且合理利用與分工，會減少資源的浪費以及人工的重復作業，并且還能進行可利用回收，不僅降低人工成本，材料的使用成本也會隨之減少。從另一個角度來看，這滿足了當下資源節約型社會的訴求。

3、智能機器人應用的現狀

3.1智能機器人的分類

在建筑工程中，智能機器人的種類受到建筑工程的施工類型、過程、步驟等因素的影響，也會有不同的分類。在一定程度上來說，所有的施工步驟都可以由智能機器人所取代。尤其是較為復雜的程序，可以用智能機器人所替代或者進行輔助操作完成。建筑工程的施工過程主要由地基及基礎施工、澆筑施工、鋼筋混凝土施工、安裝施工等部分組成，每個部分中又包含著眾多小分類和具體的施工步驟。由于施工種類的繁多使得智能機器人的應用也十分廣泛，所研發的種類也是紛繁復雜的。如果按照施工的性能分類的話，可以大致分為基礎作業機器人、主體作業機器人以及檢查完善機器人。這三類智能機器人各有分工，所屬的職能也各有不同。基礎作業智能機器人主要是進行基礎穿孔、鑿巖、混凝土的噴涂等作業；主體作業機器人種類最多，劃分也較為詳細，包括焊接、搬運、澆筑、拋光、清除等等；檢查與完善主要負責清潔、修復、檢查等作業。根據建筑種類與作用的不同，智能機器人的分類還有很多，目前來看仍存在著更大的市場與潛能。

3.2智能機器人應用場所

根據建筑施工的工藝特征的不同，智能機器人應用的場所也各有不同，最主要的是應用在建筑施工、裝飾、場地處理等場所。應用場所的不同必然導致功能的差別，所起到的作用也不盡相同。

智能機器人應用在施工場所主要包括測量、挖掘、噴涂等，每一個工序都對應相應的機器人進行專門施工。在主體施工時，智能機器人主要包含鋼筋混凝土攪拌、混合等步驟，這也是施工的關鍵所在，是周期最長的一個環節。在這個階段應用智能機器人能夠大大縮減工期，效率也會相應提高，成本也會降低。在裝飾施工階段時，包括門窗安裝、地面及墻面的找平，這個階段是要求施工的精度與準確度，不能有半點差池。應用智能機器人不僅效率高，其精確度能夠得到保證，能夠避免不必要的誤差與損失。

4、智能機器人的發展前景

目前來看，在全球智能化大生產的浪潮中，科技的進步已經已經使大眾有了更高的需求，不再滿足于原有的現狀，人們在追求實用性的同時也開始向藝術性方面拓展。這種新的需求又促使原有的工藝、技術得不到滿足，人們開始向智能化方向發展。在教育、醫療、公共行業都有了智能化的應用，建筑領域也有了突出表現。

4.1建筑智能機器人技術核心

建筑智能機器人的關鍵在于技術層面上的攻堅，主要是硬件的深層研發。首先是建筑機器人要具有一定的一定能力，這是實現建筑施工的基礎性技術。包含復雜情況下的辨別方向的能力，一定距離的移動作業能力，以及避障、突發事件的處理的能力等等。這需要智能機器人能夠靈活處理多種情況。其次還要注意建筑機器人的傳感裝置，重要的是智能機器人的識別系統和傳感系統。此外，還要有末端的執行系統，包含在各種情況下的處理程序。每項技術的核心都要保障其技術的精確度，這是技術研發的基礎，只有在精確度基礎上的開發，才能實現真正意義上的技術研發成功。

4.2建筑智能機器人產業分析

目前，機器人的研發已經形成一定規模的產業鏈，產業鏈上每個環節都環環相扣、緊密相連。主要包含三個環節，即上端產業鏈、中端產業鏈、下端產業鏈。包含著材料的供應、銷售的需求、貨源的需求以及采購的需求，這個鏈條中間也涵蓋了本體制造商、本地合作商、代理商以及零部件供應商。從我國目前的發展情況來看，我國處于這條產業鏈的下游。

4.3建筑智能機器人發展前景

建筑領域的智能化研究已經處于高速發展的時期，迎來了發展的“春天”。科技的發展使得我國逐步從制造業向智能化過渡，已經進入了“工業4.0”這一全新的時代。這一理念主要是智能化工廠以及智能化生產，智能化大生產也為建筑智能化提供發展的良好環境，信息化、智能化都將與各個領域的合作必將迸發出新的火花。中國的機器人制造業也展現了強大的生命力，從智能機器人的銷售市場以及研發市場來看，我國建筑智能機器人畢竟迎來嶄新的階段。

結語：

本文通過對建筑行業中智能機器人應用的原因、應用的作用、當前的現狀以及未來發展的前景進行全面比較與分析，可以看出智能機器人的出現是受諸多因素影響的，是當今社會發展的必然趨勢，也是經濟發展與科技進步的必然結果。在當下，我們需要智能機器人在施工工程中對施工作業加以輔助，也要分清領域，選擇好適用于人工智能的場所，不能過于依賴。人工智能相較于傳統的施工作業來看，有著高效率、低成本，安全性較高等許多優點，這是傳統施工所不能媲美的，我們要根據人工智能的優點做好選擇再應用。

參考文獻：

[1]黃寬，王長濤，林淞.智能機器人在建筑環境中的應用[J].電子制作，2012（10）：97-97.

[2]龐濤，丁俊軍，王爾申，等.情感智能在機器人趨光認知中的作用研究[J].控制工程，2017（S1）：135-139.

[3]張永春， 馮鈞，王剛，等.智能制造與機器人技術實踐創新訓練中心的建設[J].實驗技術與管理，2017， 34（7）：20-23.

[4]劉春蕾，忻龍彪，楊桂春，等.超聲波檢測在智能機器人中的應用[J].河北建筑工程學院學報，2003， 21（2）：77-79.

作者簡介：

梅旭，廣東博意建筑設計院有限公司，廣東佛山。