建筑機器人在我國的應用現狀及推廣難點研究

摘 要：從我國建筑業市場地位和當前建筑業存在的痛點以及發展趨勢出發，介紹了發展建筑機器人產業的背景和意義。闡述分析了當前建筑機器人在我國的使用情況及推廣應用的難點，并提出了對策建議，對我國建筑機器人產業發展有一定的參考價值。

關鍵詞：建筑業;建筑機器人;難點;對策

0? ? 引言

近年來，建筑機器人技術逐漸興起，備受全世界關注，主要用于土建施工、主體工程和裝修工程等建筑領域。目前，建筑機器人的種類主要有坑道作業機器人、測繪機器人、墻/地面施工機器人、3D打印營建系統、混凝土澆筑機器人、裝修機器人、清洗機器人、拆除機器人和噴涂機器人等。我國的建筑機器人產業發展起步較晚，不管是研發還是應用領域都處于初步階段，投入使用的建筑機器人種類也有限，普及程度還很低。不過，我國對建筑機器人的關注程度正在不斷提高，建筑機器人在國內建筑業的市場潛力可期。

1? ? 發展建筑機器人的背景及意義

1.1? ? 我國建筑業市場持續繁榮

自2010年以來，建筑業增加值占國內生產總值的比例始終保持在6.6%以上，在2015、2016年連續兩年下降后又連續3年出現回升，2019年達到了7.16%，是近10年的最高點，建筑業作為國民經濟支柱產業的地位穩固。“十三五”期間，國家基礎設施建設需求旺盛，房屋建造、城市交通用途方面的建設仍處于資金集中投入期，貨運鐵路、軌道交通、高速公路、橋梁隧道等都在大量建設，建筑業市場持續繁榮。

1.2? ? 當前建筑業的痛點

1.2.1? ? 勞動力短缺

隨著我國人口紅利的逐漸消失，勞動力短缺成為建筑業面臨的重要挑戰。截至2019年底，全國有施工活動的建筑業企業有103 814個，同比增長8.82%;建筑業從業人數5 427.37萬人，比上年末減少135.93萬人，同比下降2.44%。建筑業從業人數占全社會就業人員總數的7.01%，比上年減少0.16%。近年的建筑業從業人員中，30～40歲和20～30歲分別占20%和10%左右，年輕人越來越少，老齡化凸顯，建筑業勞動力成本不斷提高。

1.2.2? ? 施工安全性差

建筑業的工作環境比較危險惡劣，存在如高空作業，噪聲大，灰塵、毒氣危害等。我國建筑業發展迅速，但安全生產情況卻不容樂觀，每年建筑施工過程中事故頻發，傷亡人數持續增加。常見的建筑施工安全事故有高空墜落、坍塌、物體打擊、觸電、窒息、中毒、機械傷害等。《國務院安委會辦公室關于2018年上半年全國建筑業安全生產形勢的通報》（安委辦函〔2018〕67號）中指出，全國建筑業事故總量持續保持在高位，上半年共發生生產安全事故1 732起、死亡1 752人，同比分別上升7.8%和1.4%，事故總量已連續9年排在工礦商貿事故第一位，事故起數和死亡人數自2016年起連續“雙上升”，高處墜落和坍塌是事故的主要類型。

1.2.3? ? 勞動生產率增長緩慢

我國建筑業勞動生產率仍低于發達國家水平。由于我國建筑業勞動力資源主要來源于農村務工人員，大多沒有經過系統的知識和技能培訓，多數建筑企業仍采用傳統的管理模式，技術層面投入很低，生產裝備也比較落后，導致了我國建筑業勞動生產率增長緩慢。

1.3? ? 建筑機器人進入建筑業成為發展趨勢

建筑機器人能代替人類做一些危險、枯燥、強度大的工作，并且生產效率更高，可以節省大量勞動力成本。此外，使用建筑機器人還更加安全可靠，可以減少人員施工安全事故。在國家“十三五”規劃中，明確支持大力發展機器人技術，大力培育壯大工業機器人、增材制造（3D打印）等產業鏈，推動機器人及智能裝備在建筑行業中的應用。建筑機器人必將促進加快建筑業轉型升級，不斷推動建筑領域實現自動化、智能化變革的發展趨勢。

2? ? 建筑機器人在我國建筑業的應用現狀

目前，國內上市企業在建筑機器人行業實質性進展較少，大多停留在轉型升級的戰略規劃層面。國內對建筑機器人進行投入研發和應用的企業或機構主要有綠地集團、深蘭科技有限公司、碧桂園旗下的博智林機器人公司、中南建設及南通中南工業投資有限公司、蘇州大學等。

有研究對具有代表性的不同類別的特級及一級資質建筑業企業的公司管理層、項目經理、項目部門經理、施工員4個梯隊人員進行了問卷調查。被調查者中，7.83%的人表示在所經歷項目中使用過建筑機器人，其余都沒有使用過;74.78%的人認為有必要在我國大力推廣建筑機器人技術，13.48%的人對在國內推廣建筑機器人技術覺得無所謂，9.13%的人認為沒必要在國內推廣建筑機器人技術，2.61%的人認為完全不需要在國內推廣建筑機器人技術。綜上，建筑機器人在當今工程項目中應用比例還很低，但多數人表示支持建筑機器人技術的推廣。

3? ? 建筑機器人在我國推廣應用的難點

盡管建筑機器人進入建筑業領域是必然趨勢，但短時間內，其要在我國得到推廣應用仍面臨諸多難題。

3.1? ? 人才缺乏

“建筑機器人之父”周惠興說：“現在是進入建筑機器人這個行業的最好時機，因為這個行業缺乏人才。”清華大學、同濟大學、北京建筑大學等高校從2018年起陸續開設了智能建造相關專業的本科，但目前國內還沒有畢業生。2014年起有些職業院校開設了工業機器人技術專業或方向，但主要定位于培養機器人操作、運維、營銷方面的人才。2016年，機器人工程專業在國內本科院校首屆招生，與智能建造專業一樣起步較晚，就業人才數量很少。可見，目前建筑機器人領域人才是極其缺乏的，尤其是在研究開發方面。

3.2? ? 智能程度不高

建筑施工場地環境復雜，具有很強的動態性，建筑機器人常常被障礙物包圍，或者在深溝或者在腳手架上移動作業。避障和移動對建筑機器人在識別和傳感器、機器人視覺系統、三維空間運動規劃、事件處理控制算法、人機交互等智能技術方面都提出了很高的要求。建筑機器人需要融合很強的人工智能技術才能適應工作環境的實時變化，實現在非車間化的施工場所中自由移動，順利地開展工作。

3.3? ? 研發技術不成熟

目前，國內在建筑機器人的開發和使用方面還沒有統一的行業標準。一些初創型建筑機器人科技公司為了搶占市場，在沒有完整的技術規劃、成熟的研發體系、專業的職業培養的情況下趕進度，對核心技術研發不足，送去工地的樣機常常出現撞墻或者趴窩等各種問題而被召回。硬件方面對外界環境抗干擾性能較差，常因外部磨損影響施工精度;軟件方面控制系統也不理想，對建筑機器人的動作調整有限，響應速度也不高。

4? ? 結語

鑒于建筑機器人在我國使用和推廣存在的難點，可從政府、行業標準、企業、人才幾個方面著手應對。

第一，政府層面可通過研發補助、重大新產品補助以及基礎科研、創新主體培育、科技成果轉化等政策措施，大力支持建筑機器人產業發展。

第二，建筑行業協會、高校機構等應積極參與建筑機器人開發和使用的行業標準規范的制定。

第三，建筑行業主管部門可通過開展免費操作維修培訓，實施購機補貼優惠等扶持政策，加強建筑機器人在行業內的市場推廣應用，引導施工單位積極嘗試引入使用。

第四，加強對人才的培養。企業與高校和科研院所應聯手共同培養研發人員和技術骨干，提高研發技術水平。

總之，要加強人工智能和建筑機器人的深度融合，提高產品適應施工場地的性能和精度要求，從硬件和軟件上保障機器人的工作質量更穩定，操作更簡便，使用壽命更長等等。

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2018-07/26/content_5309423.htm.

收稿日期：2020-04-13

作者簡介：張子容（1984—），女，四川簡陽人，碩士，講師，主要從事機械電子控制工程、工業機器人技術方向的教學和研究工作。