建筑機器人在我國的應用現(xiàn)狀及推廣難點研究

摘 要：從我國建筑業(yè)市場地位和當前建筑業(yè)存在的痛點以及發(fā)展趨勢出發(fā)，介紹了發(fā)展建筑機器人產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)發(fā)展有一定的參考價值。

關鍵詞：建筑業(yè);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(yè)機器人、測繪機器人、墻/地面施工機器人、3D打印營建系統(tǒng)、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(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，不管是研發(fā)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(yè)的市場潛力可期。

1? ? 發(fā)展建筑機器人的背景及意義

1.1? ? 我國建筑業(yè)市場持續(xù)繁榮

自2010年以來，建筑業(yè)增加值占國內生產(chǎn)總值的比例始終保持在6.6%以上，在2015、2016年連續(xù)兩年下降后又連續(xù)3年出現(xiàn)回升，2019年達到了7.16%，是近10年的最高點，建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的地位穩(wěn)固?！笆濉逼陂g，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(yè)市場持續(xù)繁榮。

1.2? ? 當前建筑業(yè)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(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。截至2019年底，全國有施工活動的建筑業(yè)企業(yè)有103 814個，同比增長8.82%;建筑業(yè)從業(yè)人數(shù)5 427.37萬人，比上年末減少135.93萬人，同比下降2.44%。建筑業(yè)從業(yè)人數(shù)占全社會就業(yè)人員總數(shù)的7.01%，比上年減少0.16%。近年的建筑業(yè)從業(yè)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(yè)勞動力成本不斷提高。

1.2.2? ? 施工安全性差

建筑業(yè)的工作環(huán)境比較危險惡劣，存在如高空作業(yè)，噪聲大，灰塵、毒氣危害等。我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，但安全生產(chǎn)情況卻不容樂觀，每年建筑施工過程中事故頻發(fā)，傷亡人數(shù)持續(xù)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(yè)安全生產(chǎn)形勢的通報》（安委辦函〔2018〕67號）中指出，全國建筑業(yè)事故總量持續(xù)保持在高位，上半年共發(fā)生生產(chǎn)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(xù)9年排在工礦商貿事故第一位，事故起數(shù)和死亡人數(shù)自2016年起連續(xù)“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(chǎn)率增長緩慢

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

1.3? ? 建筑機器人進入建筑業(yè)成為發(fā)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(chǎn)效率更高，可以節(jié)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(guī)劃中，明確支持大力發(fā)展機器人技術，大力培育壯大工業(yè)機器人、增材制造（3D打?。┑犬a(chǎn)業(yè)鏈，推動機器人及智能裝備在建筑行業(yè)中的應用。建筑機器人必將促進加快建筑業(yè)轉型升級，不斷推動建筑領域實現(xiàn)自動化、智能化變革的發(fā)展趨勢。

2? ? 建筑機器人在我國建筑業(yè)的應用現(xiàn)狀

目前，國內上市企業(yè)在建筑機器人行業(yè)實質性進展較少，大多停留在轉型升級的戰(zhàn)略規(guī)劃層面。國內對建筑機器人進行投入研發(fā)和應用的企業(yè)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(yè)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(yè)企業(yè)的公司管理層、項目經(jīng)理、項目部門經(jīng)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(jīng)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(shù)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(yè)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(xiàn)在是進入建筑機器人這個行業(yè)的最好時機，因為這個行業(yè)缺乏人才?！鼻迦A大學、同濟大學、北京建筑大學等高校從2018年起陸續(xù)開設了智能建造相關專業(yè)的本科，但目前國內還沒有畢業(yè)生。2014年起有些職業(yè)院校開設了工業(yè)機器人技術專業(yè)或方向，但主要定位于培養(yǎng)機器人操作、運維、營銷方面的人才。2016年，機器人工程專業(yè)在國內本科院校首屆招生，與智能建造專業(yè)一樣起步較晚，就業(yè)人才數(shù)量很少?？梢姡壳敖ㄖC器人領域人才是極其缺乏的，尤其是在研究開發(fā)方面。

3.2? ? 智能程度不高

建筑施工場地環(huán)境復雜，具有很強的動態(tài)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(yè)。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(tǒng)、三維空間運動規(guī)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(huán)境的實時變化，實現(xiàn)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(fā)技術不成熟

目前，國內在建筑機器人的開發(fā)和使用方面還沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準。一些初創(chuàng)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(guī)劃、成熟的研發(fā)體系、專業(yè)的職業(yè)培養(yǎng)的情況下趕進度，對核心技術研發(fā)不足，送去工地的樣機常常出現(xiàn)撞墻或者趴窩等各種問題而被召回。硬件方面對外界環(huán)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(tǒng)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(yè)標準、企業(yè)、人才幾個方面著手應對。

第一，政府層面可通過研發(fā)補助、重大新產(chǎn)品補助以及基礎科研、創(chuàng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展。

第二，建筑行業(yè)協(xié)會、高校機構等應積極參與建筑機器人開發(fā)和使用的行業(yè)標準規(guī)范的制定。

第三，建筑行業(yè)主管部門可通過開展免費操作維修培訓，實施購機補貼優(yōu)惠等扶持政策，加強建筑機器人在行業(yè)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(yǎng)。企業(yè)與高校和科研院所應聯(lián)手共同培養(yǎng)研發(fā)人員和技術骨干，提高研發(fā)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(chǎn)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(wěn)定，操作更簡便，使用壽命更長等等。

[參考文獻]

[1] 林治陽.建筑機器人在我國建筑業(yè)企業(yè)中的應用障礙及對策研究[D].重慶：重慶大學，2017.

[2] 趙峰，王要武，金玲，等.2019年建筑業(yè)發(fā)展統(tǒng)計分析[J/OL].工程管理學報，2020，34（2）：1-5（2020-03-23）[2020-04-10].

https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/23.1561.TU.20200323.

0810.001.html.

[3] 國務院安委辦通報上半年全國建筑業(yè)安全生產(chǎn)形勢[A/OL].（2018-07-26）[2020-04-10].http：//www.gov.cn/xinwen/

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(yè)機器人技術方向的教學和研究工作。