建筑工地上的人工智能机器人：应用、机遇与局限

自主机器、BIM 支持的布局机器人和人工智能如何彻底改变建筑行业 – 以及为什么人类仍然不可替代。

他们独立测量地形、挖掘建筑坑、为太阳能公园打数英里的桩、绑扎最重的钢筋、打印巨大的混凝土墙并在头顶上精确钻孔：建筑业 – 历史上数字化最慢的经济部门之一 – 正在经历快速变化。未来的建筑工地不再是实验室里遥远的未来场景，而是已经成为现实。但机器人技术在建筑领域到底有多先进，有哪些切实的经济优势，这对当地劳动力意味着什么？

1.模拟堡垒正在崩溃：为什么建筑行业需要重新思考

全球建筑业正面临历史性挑战：一方面，技术工人严重短缺，因为越来越少的年轻人才愿意在建筑工地上承担体力要求极高且往往危险的工作。另一方面，现代建筑项目的成本压力、能源效率的要求和复杂程度不断增加。

多年来，建筑工地一直被认为是自动化不可逾越的堡垒。与严格控制的汽车生产工厂不同，建筑工地每天都在变化。天气、不平坦的地形、不断变化的材料和不可预见的障碍使得硬机器人的使用几乎不可能。然而，由于人工智能、计算机视觉和现代传感器（LiDAR、GPS）的突破，这种情况现在正在迅速改变。

2.检查施工阶段：今天机器人已经接管了

第一阶段：测量和土方工程

施工过程从测量开始。 Civ Robotics 的 Civdot 系统已经展示了市场就绪的优势：自动漫游车直接基于数字 CAD 和 BIM 规划数据，以毫米级精度标记施工现场的点，而不是与测量团队进行数天的手动放样。

说到土方工程，开发人员并没有重新发明轮子。 Built Robotics、Teleo 和 Bedrock Robotics 等公司不再建造昂贵的特殊机器，而是依靠改造套件。传统挖掘机、履带式挖掘机和自卸车均配备传感器和自主模块。

土方工程的实际示例： 辅助系统Caterpillar Grade with Assist 可将挖掘作业期间的生产率提高高达 45%。在 Heidelberg Materials & Pronto 的采石场项目中，一队自动自卸卡车在 8 个月内搬运了200 万吨岩石 – 几乎没有人工干预。

第 2 阶段：特殊外壳施工 – 打桩、铁结合和混凝土

任务越单调、重复性越高，自动化程度越高：

太阳能发电场基础设施： 内置 Robotics 的 RPD35 系统公羊与稳定器机器人 RPS25超过每层300个桩，地面精度小于2.5厘米。这比手动流程快 5 倍。全球已建成发电量超过 2 吉瓦的太阳能园区。

钢筋和铁绑定： 二人组 IronBot（提升重达 2.2 吨的钢筋元件）和 TyBot（自动绑定交叉点）彻底改变了桥梁和梁的施工。 TyBot 每小时创建 1,100 到 1,200 个绑定（每班超过 9,600 个）。结果：生产率提高 50-59%，劳动力成本降低 34-37%。

具体加工：激光控制的分布和平滑机器人（包括来自Bright Dream Robotics和Fengi Robotics）每小时可处理 400 至 600 平方米的混凝土，承担传统混凝土浇筑人员 40% 以上的体力工作。

第 3 阶段：布局打印、砖石和 3D 混凝土打印

在建造墙壁之前，必须将平面图传输到混凝土楼板。 Dusty Robotics、HP SitePrint 和 Rugged Robotics 的布局机器人以 1:1 的比例将 BIM 平面图直接打印到地板上 – 包括管道穿透和墙壁名称。

Dusty Robotics 案例研究： 在洛杉矶建造 8 层医疗中心时，机器人减少了 18% 的布局时间和 68% 的劳动力。错误率从 6.42% 降至 0.25%，直接节省了超过 143,000 美元。

在建造墙壁方面，开发也进展很快：

SAM100（建筑机器人）：一款协作机器人，与砌砖工一起工作，每班最多可砌 3,000 块砖。人们占领了复杂的角落。

哈德良

移动 3D 混凝土打印 (Instatiq P1)。在 Neubulach 建造 Netto 商店时，仅用了大约 4 周时间就打印了 1,300 平方米的墙面空间 – 没有任何模板。

第 4 阶段：内部施工、钻孔和人工智能检查

在室内施工中，诸如 Hilti Jaibot（头顶）和 DEWALT Dale（从上到下）等钻孔机器人将技术工人从尘土飞扬且体力紧张的艰苦工作中解放出来。据得伟称，在一个数据中心项目中，Dale 机器人钻了超过 230,000 个孔，总共节省了190 周的施工时间。

同时，Okibo 等机器人以高达 93 平方米/小时的速度填充和粉刷墙壁，而灵活的铺砖和接缝机器人（例如 Fabrica AI）将在政府中使用新加坡的住房。

3.最重要的投资回报率和关键数据一览

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<标题>
技术/系统 应用领域 可衡量的性能/成本效益

<正文>
带辅助功能的卡特彼勒坡度 土方工程/挖掘 生产力提高 45% 内置机器人 RPD35 桩式住宅（太阳能公园） 比手动团队快 5 倍 TyBot (Eisenbinder) 加固施工 1,100+ 绑定/小时（节省 34-37% 的成本） 尘土飞扬的机器人布局 BIM 地板标记错误率从 6.42% 下降至 0.25% DEWALT Dale 钻孔机器人 天花板钻孔 大型项目获得 190 周的时间 Instatiq P1（3D 打印） 墙体结构/外壳结构 1,300 平方米的墙 4 周无需模板

4.建筑工人现在会失业吗？人机模型

由于多种原因，人们担心的建筑业大规模失业现象不会发生。建筑工地上的机器人不会取代人类，而是会改变他们的工作状况：

减轻繁重工作：机器人承担高空钻孔、举升重达数吨的负载、数小时填充以及在极热或极冷条件下工作。工作事故和典型的职业磨损大大减少。

转变为机器主管：未来的建筑工人通过平板电脑操作、监控和控制机器人车队，控制界面，对困难的角落进行灌浆并进行质量检查。

人工智能作为知识放大器：人工智能支持的检查系统（例如Boston Dynamics Spot与Buildots 或 OpenSpace) 不断将摄像机记录与数字 BIM 双胞胎进行比较。在发生昂贵的返工之前检测到偏差。人工智能软件还支持施工经理进行工作准备、计算和调度。

5.建筑承包商的结论与展望

建筑领域的人工智能和机器人革命不再是未来的承诺，而是此时此地正在发生。尽早采用这些工具的建筑公司可以确保宝贵的竞争优势：他们建造得更快、更精确、更具成本效益，并为员工提供更具吸引力、更健康的工作环境。

未来的建筑工地不是荒芜的机器人沙漠。它是人类工艺、精确的机器人技术和数据驱动的人工智能的完美结合。

常见问题：建筑工地上的人工智能机器人

机器人现在执行哪些建筑任务？

机器人用于测量、基于 BIM 的布局、土方工程、加固、钻孔、混凝土加工和文档编制。

人工智能机器人会取代建筑工人吗？

不会。最重要的是，它们可以自动执行明确定义的、重复性的或体力要求较高的子任务。熟练工人对于质量、协调和安全仍然至关重要。

建筑工地机器人何时值得使用？

成本效益取决于重复率、建筑工地持续时间、规划质量、设置时间、安全性和可能的返工。

BIM 发挥什么作用？

BIM 提供结构化规划数据，布局机器人可以将这些数据传输到楼板。

来源和分类

建筑机器人 – 技术

尘土飞扬的机器人– 自动布局

注意：特定制造商和案例研究值不能全面应用于每个建筑项目。

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Nico Nuss
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作者 Nico Nuss 自 2001 年起专注于移动计算和自动化软件领域。凭借丰富经验以及对未来技术的浓厚兴趣，他重点关注机器人技术与人工智能。