作者：大界机器人梁恉豪
之前的推文有提到过荷兰的MX3D，是一家致力于突破性的机器人建造技术公司。通过结构优化以及机器编码，经由机械臂3D打印完成了一些足尺的建筑结构。
▲MX3DBRIDGE
有不少读者后台留言想了解智能建造领域，本期特邀来自“大界机器人”的工程师梁恉豪来分享下建筑机器人领域的现况。
机器人革命
近年来，在制造业各细分领域普遍面临结构调整与技术升级的大环境下，工业机器人应用领域不断扩大，极大地缓解了劳动密集型产业长期以来面临的招工难、用人成本高以及人员流失率较大等问题，而建筑行业作为传统劳动密集型产业，正在经历一场前所未有的革命。
中国拥有世界上最大的建筑市场。统计数据显示，年建筑业总产值已达21万亿，预计在短时间内将超过美国，成为世界第一建筑大国，占据全球建筑业产值的19.1%。人工智能等技术的不断发展，为建筑工业化及智能建造的发展提供了可能。
▲-中国工业机器人市场规模统计
（单位：亿美元）
工业机器人与控制
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，按臂部的运动形式可分为以下四种：
1）直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；
2）圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；
3）球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；
4）关节型的臂部有多个转动关节。
▲工业机器人分类
工业机器人领域最为有名的就是以发那科（FANUC）、库卡（KUKA）、ABB、安川电机（YASKAWA）为代表的四大家族，在亚洲市场，它们同样举足轻重，更占据中国机器人产业70%以上的市场份额。
▲工业机器人四大家族
而在建筑建造行业中，应用最广泛的就是传统的6轴机械臂。
▲6轴机械臂
当前，工业机器人的应用场景愈加广泛，苛刻的生产环境对机器人的体积、宽量、灵活度等提出了更高的要求。工业机器人正向小型化、轻型化、柔性化的方向发展。协作型机器人（collaborativerobot）的概念由伊利诺州西北大学（NorthwestenUniversity）的教授J.EdwardColgate和MichaelPeshkin所创造。
协作型工业机器人的特性是人机协作，保障安全，方便编程，从而广泛应用于建筑机器人领域。
▲UniversalRobot推出的协作型机器人
目前建筑机器人常采用的是离线编程的模型，主要有以下特点：
·需要机器人系统和工作环境的图形模型
·编程时不影响机器人工作
·通过仿真试验程序
·可用CAD方法进行最佳轨迹规划
·可实现复杂运行轨迹的编程
▲离线编程常见使用场景
▲大界机器人离线编程界面
建筑领域自动化的难点
尽管自动化的运用，将大大提高建筑领域的劳动生产率以及为其节约大量成本。但机器人在建筑领域的应用，仍面临一些难点。
在工厂等受控环境中，机器人可以出色地执行重复性任务。通过将机器人纳入预制构件的大规模制造，可显著提升生产效率。
但是建筑工厂的产品往往定制化程度非常高，产品的品种多，变化快。与传统制造行业批量流水线式的生产不同，建筑行业的大规模定制化生产对机器人智能制造过程中的柔性、视觉和控制方式提出了更高的要求。
▲UAParchitecturefactory
另外，建筑工地远非一个可控的环境。机器人建造要想实现盈利和有序工作，它们需要能够适应环境中的实时变化，而几乎不需要编程。而现实情况是，大多数情况下机器人很难适应和改变环境。同时，在建筑工地上，各种任务同时进行，这些任务与分配给每个任务的资源是相互联系的。建筑场地具有很强的动态性，任务和周围环境都容易发生系统的变化，建筑活动的执行者常常被障碍物、不平的表面、设备等包围。建筑施工场所的非结构化特性使得它们不能适应机器人的移动。
为了让机器人能在建筑工地上充分发挥作用，它们必须具有便携性、四处移动的能力、“感知”周围环境的能力，以及处理接收到的数据或信息的能力。不仅如此，机器人还应该能够处理笨重或沉重的负载，如横梁或预制板(可重达数吨)，他们还应该能够处理易碎的材料，如瓷砖、配件或玻璃等。
适合建筑业的人机交互平台
机器人的硬件经历大半个世纪的迭代和进化，已经变得非常精确和稳定，但其软件还是停留在电脑“DOS系统”的阶段。对机器人有些许了解的人都知道，机器人有自己独有的编程语言和编程环境，导致学习机器人的成本非常高。
这也是大界机器人成立的原因之一，将机器人技术普及化，让未来的设计师或建筑人员在操作机器人的时候可以像使用手机APP或者3D打印机一样简单。大界基于建筑师建模的习惯，在常用的三维软件上开发了一系列模块化、易操作的插件以及相关的人机交互系统，使用者不需要学习太多工业机器人的知识和相关技术，就可以在熟悉的建筑软件里使用机器人并完成设计和生产。
▲大界建筑机器人仿真软件
大界机器人的数字化技术
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