建筑机器人在我国的应用现状及推广难点研究

摘 要：从我国建筑业市场地位和当前建筑业存在的痛点以及发展趋势出发，介绍了发展建筑机器人产业的背景和意义。阐述分析了当前建筑机器人在我国的使用情况及推广应用的难点，并提出了对策建议，对我国建筑机器人产业发展有一定的参考价值。

关键词：建筑业;建筑机器人;难点;对策

0    引言

近年来，建筑机器人技術逐渐兴起，备受全世界关注，主要用于土建施工、主体工程和装修工程等建筑领域。目前，建筑机器人的种类主要有坑道作业机器人、测绘机器人、墙/地面施工机器人、3D打印营建系统、混凝土浇筑机器人、装修机器人、清洗机器人、拆除机器人和喷涂机器人等。我国的建筑机器人产业发展起步较晚，不管是研发还是应用领域都处于初步阶段，投入使用的建筑机器人种类也有限，普及程度还很低。不过，我国对建筑机器人的关注程度正在不断提高，建筑机器人在国内建筑业的市场潜力可期。

1    发展建筑机器人的背景及意义

1.1    我国建筑业市场持续繁荣

自2010年以来，建筑业增加值占国内生产总值的比例始终保持在6.6%以上，在2015、2016年连续两年下降后又连续3年出现回升，2019年达到了7.16%，是近10年的最高点，建筑业作为国民经济支柱产业的地位稳固。“十三五”期间，国家基础设施建设需求旺盛，房屋建造、城市交通用途方面的建设仍处于资金集中投入期，货运铁路、轨道交通、高速公路、桥梁隧道等都在大量建设，建筑业市场持续繁荣。

1.2    当前建筑业的痛点

1.2.1    劳动力短缺

随着我国人口红利的逐渐消失，劳动力短缺成为建筑业面临的重要挑战。截至2019年底，全国有施工活动的建筑业企业有103 814个，同比增长8.82%;建筑业从业人数5 427.37万人，比上年末减少135.93万人，同比下降2.44%。建筑业从业人数占全社会就业人员总数的7.01%，比上年减少0.16%。近年的建筑业从业人员中，30～40岁和20～30岁分别占20%和10%左右，年轻人越来越少，老龄化凸显，建筑业劳动力成本不断提高。

1.2.2    施工安全性差

建筑业的工作环境比较危险恶劣，存在如高空作业，噪声大，灰尘、毒气危害等。我国建筑业发展迅速，但安全生产情况却不容乐观，每年建筑施工过程中事故频发，伤亡人数持续增加。常见的建筑施工安全事故有高空坠落、坍塌、物体打击、触电、窒息、中毒、机械伤害等。《国务院安委会办公室关于2018年上半年全国建筑业安全生产形势的通报》（安委办函〔2018〕67号）中指出，全国建筑业事故总量持续保持在高位，上半年共发生生产安全事故1 732起、死亡1 752人，同比分别上升7.8%和1.4%，事故总量已连续9年排在工矿商贸事故第一位，事故起数和死亡人数自2016年起连续“双上升”，高处坠落和坍塌是事故的主要类型。

1.2.3    劳动生产率增长缓慢

我国建筑业劳动生产率仍低于发达国家水平。由于我国建筑业劳动力资源主要来源于农村务工人员，大多没有经过系统的知识和技能培训，多数建筑企业仍采用传统的管理模式，技术层面投入很低，生产装备也比较落后，导致了我国建筑业劳动生产率增长缓慢。

1.3    建筑机器人进入建筑业成为发展趋势

建筑机器人能代替人类做一些危险、枯燥、强度大的工作，并且生产效率更高，可以节省大量劳动力成本。此外，使用建筑机器人还更加安全可靠，可以减少人员施工安全事故。在国家“十三五”规划中，明确支持大力发展机器人技术，大力培育壮大工业机器人、增材制造（3D打印）等产业链，推动机器人及智能装备在建筑行业中的应用。建筑机器人必将促进加快建筑业转型升级，不断推动建筑领域实现自动化、智能化变革的发展趋势。

2    建筑机器人在我国建筑业的应用现状

目前，国内上市企业在建筑机器人行业实质性进展较少，大多停留在转型升级的战略规划层面。国内对建筑机器人进行投入研发和应用的企业或机构主要有绿地集团、深兰科技有限公司、碧桂园旗下的博智林机器人公司、中南建设及南通中南工业投资有限公司、苏州大学等。

有研究对具有代表性的不同类别的特级及一级资质建筑业企业的公司管理层、项目经理、项目部门经理、施工员4个梯队人员进行了问卷调查。被调查者中，7.83%的人表示在所经历项目中使用过建筑机器人，其余都没有使用过;74.78%的人认为有必要在我国大力推广建筑机器人技术，13.48%的人对在国内推广建筑机器人技术觉得无所谓，9.13%的人认为没必要在国内推广建筑机器人技术，2.61%的人认为完全不需要在国内推广建筑机器人技术。综上，建筑机器人在当今工程项目中应用比例还很低，但多数人表示支持建筑机器人技术的推广。

3    建筑机器人在我国推广应用的难点

尽管建筑机器人进入建筑业领域是必然趋势，但短时间内，其要在我国得到推广应用仍面临诸多难题。

3.1    人才缺乏

“建筑机器人之父”周惠兴说：“现在是进入建筑机器人这个行业的最好时机，因为这个行业缺乏人才。”清华大学、同济大学、北京建筑大学等高校从2018年起陆续开设了智能建造相关专业的本科，但目前国内还没有毕业生。2014年起有些职业院校开设了工业机器人技术专业或方向，但主要定位于培养机器人操作、运维、营销方面的人才。2016年，机器人工程专业在国内本科院校首届招生，与智能建造专业一样起步较晚，就业人才数量很少。可见，目前建筑机器人领域人才是极其缺乏的，尤其是在研究开发方面。

3.2    智能程度不高

建筑施工场地环境复杂，具有很强的动态性，建筑机器人常常被障碍物包围，或者在深沟或者在脚手架上移动作业。避障和移动对建筑机器人在识别和傳感器、机器人视觉系统、三维空间运动规划、事件处理控制算法、人机交互等智能技术方面都提出了很高的要求。建筑机器人需要融合很强的人工智能技术才能适应工作环境的实时变化，实现在非车间化的施工场所中自由移动，顺利地开展工作。

3.3    研发技术不成熟

目前，国内在建筑机器人的开发和使用方面还没有统一的行业标准。一些初创型建筑机器人科技公司为了抢占市场，在没有完整的技术规划、成熟的研发体系、专业的职业培养的情况下赶进度，对核心技术研发不足，送去工地的样机常常出现撞墙或者趴窝等各种问题而被召回。硬件方面对外界环境抗干扰性能较差，常因外部磨损影响施工精度;软件方面控制系统也不理想，对建筑机器人的动作调整有限，响应速度也不高。

4    结语

鉴于建筑机器人在我国使用和推广存在的难点，可从政府、行业标准、企业、人才几个方面着手应对。

第一，政府层面可通过研发补助、重大新产品补助以及基础科研、创新主体培育、科技成果转化等政策措施，大力支持建筑机器人产业发展。

第二，建筑行业协会、高校机构等应积极参与建筑机器人开发和使用的行业标准规范的制定。

第三，建筑行业主管部门可通过开展免费操作维修培训，实施购机补贴优惠等扶持政策，加强建筑机器人在行业内的市场推广应用，引导施工单位积极尝试引入使用。

第四，加强对人才的培养。企业与高校和科研院所应联手共同培养研发人员和技术骨干，提高研发技术水平。

总之，要加强人工智能和建筑机器人的深度融合，提高产品适应施工场地的性能和精度要求，从硬件和软件上保障机器人的工作质量更稳定，操作更简便，使用寿命更长等等。

[参考文献]

[1] 林治阳.建筑机器人在我国建筑业企业中的应用障碍及对策研究[D].重庆：重庆大学，2017.

[2] 赵峰，王要武，金玲，等.2019年建筑业发展统计分析[J/OL].工程管理学报，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] 国务院安委办通报上半年全国建筑业安全生产形势[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

作者简介：张子容（1984—），女，四川简阳人，硕士，讲师，主要从事机械电子控制工程、工业机器人技术方向的教学和研究工作。