毛家振：机器人推进建筑工业化和智能化

当前，机器人产业蓬勃发展，正极大改变着人类生产和生活方式，为经济社会发展注入强劲动能。建筑行业作为深化“机器人+”应用的十大重点领域之一，如何推动智能建造的发展，成为业内关注重点。在2023“机器人+”大会上，上海蔚建科技有限公司CTO毛家振，围绕机器人赋能智能建筑体系，从产业层面解析建筑工业化、智能化模式。

▲上海蔚建科技有限公司CTO 毛家振

上海蔚建科技有限公司（以下简称“蔚建科技”）成立于2020年6月，同年启动抹灰机器人项目，并于2021年1月开启规模验证，2022年实现单日抹灰面积由350㎡至400㎡的突破。蔚建科技通过将机器人与建筑业深度融合，实现建筑机器人市场化。

抹灰机器人的关键技术与应用成效

高效是抹灰机器人的核心特点

一名成熟抹灰工一天的工作量是30～50㎡，智能抹灰机器人单日工作8小时，可以完成440㎡的抹灰任务，相当于8~14名成熟抹灰工。抹灰机器人的抹灰速度可达3min/抹（3㎡），抹灰作业垂直高度为2m且操作误差不超过3mm。同时，万分之二的空鼓折返率和30kg的稳定抹灰压力，使得抹灰机器人可以实现高效作业。

持续提升产品力，实现稳定输出

机器人性能主要有五种优化途径，即工艺、材料、智能化、效率、覆盖率，最终实现从“两工+一技+一机”到“两人一机”，单日抹灰面积350㎡、零空鼓，可覆盖90%的装修墙体类型。

精进工艺。在机器人优化工艺方面，明确抹灰范围，实现上下到底、左右到边。同时，确保抹灰速度适中、表面平整，实现墙面抹灰工作免修复。

改进材料。通过使用预拌干混砂浆及石膏灰泥，大幅提升浆料的储存时间，保障墙面致密、平整，不出现空鼓、开裂等情况，同时达到阻燃、保温、降本的效果，保障了施工质量。

提升智能化水平。从控制端实现分析、决策、推理，通过一体化多关节协作机器人系统，以及SLAM激光导航、实时建模等方式，实现机器人寻迹、语义对话、在线规划等功能。

提高效率。采用PLC控制的一体化智能控制器，结合多传感器融合技术，提升机器人对建筑工地场景的适配性，同时提高机器人性能及工作效率。

增加覆盖率。施工过程中，工地工况参差不齐，基面条件也不一样，实现单体机器人的全适配，其技术要求非常高。目前，已实现3m高室内墙以及6m高室外墙的商业写字楼工程，同时拓展小型化、低配版的工况场景。

数字化升级建筑业核心环节

建筑业核心环节包括工艺、材料、标准以及场景，蔚建科技从三个方向由0到1实现环节数字化，为建筑机器人打下产品基础。

工艺：涂胶机器人、焊接机器人等工艺机器人，已在国内实现成熟应用，但建筑机器人有所不同。建筑机器人此前没能实现工艺流程数字化，其参数也没有确定，所以只有实现工艺流程数字化、制定流程参数，才能形成工艺模型，从而实现工艺数字化。

材料：从机器人开发的难度而言，较容易的是搬运式和非接触式建筑机器人，安装类机器人对精度的高要求使其研发比较困难。更难的是对包括砂浆、混凝土材料等流体材料的处理。由于材料有非线性特性和非流体特性的区分，因此想要达到好的施工效果，就需要非常繁琐的处理工序。现有的砂浆工艺库，在基本控制水灰比的情况下，能够保证施工的完整和好的施工质量。材料数字化的核心，是为了机器人施工性能的提升，不挑材料、不增成本，形成材料数字化模型。

标准及场景：建筑机器人现场施工，涉及到人机融合的生产，其中的标准化以及针对不同场景的变化，通过对施工场景以及标准化的数字化理解，形成对应的专有结构设计。同时，需要在标准化的基础上做相应调整，包括施工标准化以及相关技术，对技术水平以及行业认知是一个很大的考验。

机器人赋能智能建筑体系

施工数字化的核心，就是将之前在层层分包施工过程中无法获取的数据以及其他有价值的信息闭环到信息平台中。

信息平台综合了机器人调度、施工调度，以及BIM施工协同等三个平台。机器人调度平台可以实现状态监控、远程控制、预测性维护等功能，施工调度平台可以实现进度监控、物料供给、施工工序等功能，BIM施工协同平台可以实现路径规划、工艺优化、质量监控等功能。通过多机调度，依靠单体建筑机器人实现包括钢筋自动加工，混凝土、模板、打磨、内墙版工程，内墙乳胶漆以及墙面地砖铺贴的工作，同时穿插施工，实现人机同时作业。通过系统集成，实现智慧工地的安全管理（包括塔吊安全、电梯安全、危险区域监控、智能安全帽）、质量管理（包括高支模监测、深基坑监测、楼板强度监测）、环境检测（包括烟感探测、PM2.5/10探测）、物料验收（包括卸料平台、智能地磅）等工作。

信息平台不仅能够实现提质增效，同时还可以赋能控制器，通过智能化的数据平台，搭建机器人智能建筑体系。

建筑工业化模式

VUCA创建于20世纪80年代末，即易变（Volatility）、不确定（Uncertainty）、复杂（Complexity）、模糊（Ambiguity）。VUCA具有很多不确定的特点，比如地缘、产业升级等。由于产业的升级与发展，VUCA时代逐步演变为BANI时代，因此BANI也是VUCA的延申，同时两者又互为因果。BANI包括脆弱性（Brittle）、焦虑感（Anxious）、非线性（Nonlinear）、不可知（Incomprehensi ble）。

因为系统和模式的脆弱，所有的环节都处于不断变化中，从无到有，不断破坏。在认知的层面，人的感知有焦虑，一切都变得非线性。以前，线性的特点就是可预知，通过现有的经验很容易判断未来。而现在，大量的非线性交织，所有的情况变得不可知。在不可知和焦虑的情况下，产业发展包含着巨大的风险。

工业时代的特征是标准化、规模效应、投资拉动、产业链精细分工、精益化管理。而数字化时代特征是数据驱动、智能化、平台化、以客户为中心、产销服一体化、强调协作。数字化时代，数据和知识是关键生产要素，同时以信息网络为载体，以通信技术融合智能技术为重要推动力，形成包容、创新、高效和可持续发展的新经济形态。

VUCA时代，建筑工业化发展有两个阶段，第一阶段是“+AI”，第二阶段是“AI+”。

▲VUCA时代下的建筑工业化的发展

当前，建筑工业化处于“+AI”时期，实施成本高于边际效益。“+AI”是在现有传统产业的基础上，增加智能化和信息化的功能，使其产生更多的价值。而“AI+”，则是基于纯数字化的业务进行软硬件的开发，带来的边际效益是完全不同的。但由于建筑机器人在系统和运营环节有缺失，因而没有形成完整产业链、系统、生态，如何完成系统化体系建设与运营成为行业发展的核心问题。

作为数字化时代的接口，建筑机器人具备与数字技术和物联网平台无缝链接的能力。机器人具备的核心功能即连接能力、迭代算法和数字能力，同时像AlphaGo一样，可以不断迭代。对于平台来说，更好地整合建筑行业中软硬件和虚实资源的数据，能够给建筑机器人提供更好的环境，实现真正的建筑工业化和智能建造。

本文根据上海蔚建科技有限公司CTO毛家振，在2023“机器人+”大会上的演讲整理而成，经编辑。

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