機(jī)器人能否取代建筑工人？

——各國建筑機(jī)器人盤點(diǎn)

核心提示：在我國“人口紅利”消失殆盡后，如何依然能讓國民經(jīng)濟(jì)保持高增長？人員成本高企，讓建筑企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高的問題更加突出。因此機(jī)器人走到了臺(tái)前，砌墻機(jī)器人、施工機(jī)器人、焊接機(jī)器人……多工種且身手不凡的機(jī)器人在建筑領(lǐng)域揮灑自如。下面讓我們來盤點(diǎn)一下全球著名的建筑機(jī)器人，看看機(jī)器人究竟能否取代建筑工人。

中國：河北建工集團(tuán)的板材安裝建筑機(jī)器人

“板材安裝建筑機(jī)器人”是河北工業(yè)大學(xué)與河北建工集團(tuán)共同承擔(dān)的國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“板材安裝室內(nèi)裝修機(jī)器人系統(tǒng)研究”的科技成果。

目前的建筑機(jī)器人都是遙控操作的機(jī)器，而且所需的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制件，像墻體、桁架等是通用的，不過這也意味著需要把這些裝配組件從組裝工廠運(yùn)輸至建筑工地，從而增加了碳足跡，而且萬一零件出現(xiàn)或者發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，很容易延誤工期。河北建工的板材安裝室內(nèi)裝修機(jī)器人系統(tǒng)主要針對(duì)室內(nèi)大尺寸、大質(zhì)量板材干掛安裝工藝而開發(fā)，該系統(tǒng)可以滿足大型場(chǎng)館、樓堂殿宇、火車站與機(jī)場(chǎng)等裝飾用大理石壁板、玻璃幕墻、天花板等的安裝作業(yè)需求。此機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行板材安裝作業(yè)時(shí)無需搭建腳手架，由兩名操作工人即可完成大范圍的移動(dòng)作業(yè)。

瑞典：支持建筑廢料回收的拆除機(jī)器人

對(duì)于大的建筑來說，爆破拆解是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。不過整個(gè)過程相當(dāng)費(fèi)勁，而且不利于部分資源的回收：一座大樓倒下后，拆除大隊(duì)會(huì)動(dòng)用推土機(jī)、拆遷機(jī)來完成剩下的工作，最后用大卡車把這些建筑廢料送到一個(gè)不知名的地方扔掉。針對(duì)這種情況，瑞典于默奧設(shè)計(jì)學(xué)院的Omer Haciomeroglu專門設(shè)計(jì)了一款名叫ERO的混凝土拆除機(jī)器人，它可以讓整個(gè)拆除過程變得更加環(huán)保。

ERO機(jī)器人隊(duì)伍進(jìn)入建筑物內(nèi)部以后，它們會(huì)使用一套由大板大學(xué)研制的全方位跟蹤系統(tǒng)，確保多臺(tái)機(jī)器之間的協(xié)調(diào)工作。對(duì)于單個(gè)機(jī)器人來說，它會(huì)先掃描整個(gè)墻面，算出清除路徑，然后開始相應(yīng)的拆除工作。EROS使用高壓水槍把混凝土破壞和粉碎，最后剩下的就是有點(diǎn)銹斑的鋼筋。整個(gè)過程看起來像被逐層擦掉一樣。與此同時(shí)，機(jī)械頭還有強(qiáng)大的吸力回收裝置，能夠在擊穿墻面的同時(shí)把廢水廢料吸到體內(nèi)。隨后這些廢水廢料會(huì)被機(jī)器里面離心系統(tǒng)分類，水泥廢料會(huì)被包裝起來，并送到附近的水泥廠處理，而廢水則循環(huán)再用。

美國：“白蟻”建筑機(jī)器人

這組機(jī)器人可以用泡沫磚搭建建筑，例如城墻、金字塔等。它們會(huì)自主搭建自己的樓梯，然后爬到更高的地方繼續(xù)工作。想象一下，一隊(duì)機(jī)器人可以自主地建立結(jié)構(gòu)式的建筑，也可以和工人協(xié)調(diào)工作，無需監(jiān)管或預(yù)先確定的角色。

研究者們花了四年時(shí)間開發(fā)一組的小機(jī)器人，他們可以自主地建立復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。每個(gè)機(jī)器人可兼職其隊(duì)友的建設(shè)任務(wù)，但沒有規(guī)定各自的作用，這意味著如果一個(gè)機(jī)器人休息或者已經(jīng)離開，也不會(huì)影響整體結(jié)構(gòu)的進(jìn)展。每個(gè)機(jī)器人配備了傳感器檢測(cè)其路徑上的磚或另一個(gè)機(jī)器人的存在。如果機(jī)器人的感知到這里已經(jīng)有磚塊了，它可以移動(dòng)到下一個(gè)位置繼續(xù)工作。

機(jī)器人沿著程序設(shè)定的路線移動(dòng)，基于特定的結(jié)構(gòu)，他們會(huì)遵循設(shè)定好的“交通規(guī)則”。“交通只能在相鄰的兩個(gè)點(diǎn)之間的任何一個(gè)方向流動(dòng)，使一個(gè)機(jī)器人和材料通過結(jié)構(gòu)流，”設(shè)計(jì)者說，“安全檢查包括機(jī)器人看著周圍環(huán)境與自身情況，觀察磚塊的情況，在局部地區(qū)確保滿足一定的條件。”這種類型的集體智慧也意味著相同的指令可以通過一個(gè)小團(tuán)隊(duì)的五個(gè)機(jī)器人進(jìn)行的，或一個(gè)更大的500名團(tuán)隊(duì)。在未來，類似的機(jī)器人系統(tǒng)可用于建設(shè)為對(duì)人類來說太危險(xiǎn)的項(xiàng)目，比如火星上簡單的建設(shè)任務(wù)。

瑞士：ROB在紐約市建造的Pike Loop磚墻樣板

由瑞士建筑師Gramazio & Kohler在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院研制的機(jī)器人用在建筑方面，能生產(chǎn)實(shí)際尺寸所需要的建材。

ROB曾在美國紐約一個(gè)展覽會(huì)現(xiàn)場(chǎng)直接表演其建筑功力，即以紐約市的Pike Street做為基地，代號(hào)ROB的機(jī)器人給世人的眼前砌成一道磚墻。此外，2008年威尼斯建筑雙年展期間，ROB曾經(jīng)建造出以“Structural Oscillations”為名的裝置參展，大受好評(píng)且獲獎(jiǎng)。

德國：機(jī)器人制造landesgartenschau展廳

德國斯圖加特大學(xué)的教員和職工，在幾個(gè)自動(dòng)化公司的支持下，想打造一個(gè)引人矚目同時(shí)又符合審美要求的展覽廳，這種復(fù)雜的建筑只能在機(jī)器人的幫助下建造。整個(gè)建筑組裝共花費(fèi)了3個(gè)星期，這個(gè)時(shí)間對(duì)于LaGa這樣尺寸和結(jié)構(gòu)的建筑來說已相當(dāng)短。

建筑機(jī)器人應(yīng)用協(xié)會(huì)聯(lián)合創(chuàng)辦人Johannes Braumann表示，當(dāng)前自動(dòng)化很大程度上已經(jīng)繞過了建筑設(shè)計(jì)和制造。軟件已經(jīng)被用于計(jì)劃、管理和完成項(xiàng)目，但是其還沒有達(dá)到可以幫助建造像LaGa這樣的建筑所需的數(shù)據(jù)粒度或者是系統(tǒng)集成的程度。

最終243塊互不相同的亞毫米級(jí)的山毛櫸膠合板組成了這座流動(dòng)的網(wǎng)格型建筑。Kuka公司提供的7軸機(jī)器人協(xié)助加工所有零件總共7356個(gè)指狀接頭的坡口，這給了LaGa足夠的剛度而不需任何支撐。

機(jī)器人將如何與建筑產(chǎn)業(yè)更好的融合？

如今，隨著越來越多的機(jī)器人引入及合作，對(duì)于機(jī)器人的發(fā)展和建筑學(xué)拓展都將帶來深遠(yuǎn)的影響。制造商和用戶都需要重新考慮系統(tǒng)能做什么，設(shè)計(jì)師也需要知道機(jī)器人可以怎樣幫助他們進(jìn)行設(shè)計(jì)。“當(dāng)把建筑拆分成單獨(dú)的零件進(jìn)行制造時(shí)，再復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也能做出來。”業(yè)內(nèi)專家表示，“當(dāng)建筑師的創(chuàng)造力和機(jī)器人的靈活性結(jié)合起來后，建造獨(dú)一無二的建筑將變得更容易。”

（來源：建筑時(shí)報(bào)）