機器人技術將如何改變建築行業

2024-05-06 18:00:18    編輯: robot
導讀 如今,科技正在逐漸改變需要行業,建築行業也不例外,傳統建築的建造模式將會發生巨大改變。預計不久將有很大一部分工作將由機器自動完成,大大減少對體力勞動的需求。 建築機器人可以爲需要准確性和速度的任務提...


如今,科技正在逐漸改變需要行業,建築行業也不例外,傳統建築的建造模式將會發生巨大改變。預計不久將有很大一部分工作將由機器自動完成,大大減少對體力勞動的需求。

建築機器人可以爲需要准確性和速度的任務提供相當大的幫助。此外,它們還可以輕松克服與體力疲勞或人力限制相關的現場障礙。隨着自動化對建築業的未來越來越重要,建築機器人正在興起,以應對一些最危險、勞動密集型和重復性的活動,並爲工人提供更安全、更可控的環境。

然而,在機器人成功廣泛地應用於建築工地之前,仍有一些障礙需要解決。這些障礙包括工地的動態性質、機器人採購的高初始成本、對新工人培訓的要求、傳統工作流程的修改,以及建築公司普遍不愿意在其項目中測試這些新技術。同樣,在場外生產進一步擴大之前,仍需要解決一些重大障礙,包括規模限制和物流。

長期以來,建築業一直被認爲是勞動密集型行業之一。然而,如今沒有足夠的技術人才來滿足該行業的需求。但近年來,建築行業的專業人士見證了許多變化。然而,這一次卻不同。在磚塊和橫梁之間,建築機器人似乎是一個陌生的領域。不過,建築機器人已經在改進和簡化施工現場的程序。建築和許多其他行業現在正經歷着有趣的變革時期。

建築機器人簡介

機器人技術是一門結合了計算機科學、機械和電氣工程的學科。如今,它終於進入了建築行業,帶來了一些創新和令人興奮的新選擇。

人們早已認識到建築業是勞動密集度最高、體力消耗最大的行業之一。不過,得益於自動化和機器人技術的發展,這種情況正在改善。建築機器人正在加快工作速度、最大限度地減少人爲失誤並防止因疲勞而導致的各種問題

以建築行業使用的大型機械爲例,例如卡車和推土機。我們可以使用機器人技術提高它們的認知能力。它們在挖掘、起重、拖運、混凝土和拆除工作等工作中既快速又准確。

成功的建築機器人需要人類存在和機器人功能之間的強大互補性找到理想的結合點可能很困難。爲了提高效率,我們需要結合雙方的最佳屬性。在可能的範圍內,對各方的各種優缺點進行徹底分類可以極大地幫助追求和諧的人機協作。

在這種情況下,關鍵的概念是,雖然機器人可以完成需要非凡力量和速度的工作,但建築人員應該專注於那些需要他們參與的工作。

人類完成需要小心處理的小型項目的能力可以完美地補充機器人在更短時間內完成大型工作的能力。因此,機器人可能會顯著改變建築行業,這是值得期待的。當然,它們既有好處,也有缺點。

機器人技術如何改變建築行業

自動化是全球快速變化的驅動力。衆所周知,計算機和機器人可以比人類更快、更安全、更經濟地完成各種活動。雖然建築機器人業務並不是特別出名,但目前有種機器人可用於協助建築工人。

預計建築機器人創新將激增,未來十年前景廣闊。這有可能從根本上改變建築行業,也有可能改變建築和工程領域。不過,幾乎所有其他人最關心的問題無疑是“這些機器人會取代辛勤工作的人類嗎?”這不是一個容易回答的問題。

技術的目標是改善和簡化人類勞動,而不是取代人類勞動。例如,考慮一下安全性,這在建築行業至關重要。當機器人接管時,我們可以消除人類從事某些任務的風險。建築機器人雖然可以執行某些專業工作,但並未取代人類。在建築等領域,人機交互仍然是必要的。

隨着機器人技術越來越多地融入建築行業,工作性質將不可避免地發生變化。人類和機器人各有獨特的優勢。盡管方式不同,但它們都是必需的。

機器人將更擅長執行耗時更長、勞動密集型的工作,而建築工人將繼續處理項目中更具創造性和復雜性的方面。最終,建築公司可能會從這種合作關系中獲得可觀的利潤。因此,盡管未來尚不清楚,但機器人技術肯定會產生影響並改變我們的建築方式。

建築機器人的優勢

首先,部署建築機器人有很多優勢。這些機器確實有可能顯著改變該行業。以下是它們的一些主要優點:

1. 現場錯誤更少

減少錯誤是部署建築機器人的主要好處之一。由於機器人可以確保准確性,因此它們可以防止整個施工過程中出現人爲錯誤。這適用於施工現場的工作以及流程的調度和規劃。減少錯誤意味着更少的延誤和維修任務。這些組件中的每一個都有可能對項目的整體預算產生積極影響。

2.降低施工過程成本

正如我們已經指出的那樣,建築機器人可以顯著降低整個建築過程的成本。減少完成任務所需的時間並最大限度地減少項目延誤可以幫助控制成本。從長遠來看,這可能會帶來更多成本節約

3. 保護勞動力

對於建築工人來說,將建築機器人融入施工流程可以帶來兩大優勢。首先,它可以確保工人在更長的時間內保持良好的狀態。現在,繁重的體力勞動可以由機器人來處理,人類可以留在現場監督整個項目。此外,由於現場一些最危險的操作將自動且更准確地進行,工人的安全性也將得到提高。

4. 提升行業形象

建築業很難提高知名度。人們普遍認爲這是一個乏味而緩慢的行業。如果在建築過程中使用機器人機械,這種情況可能會發生巨大改變。

突然之間,那些渴望從事與新興技術相關的雄心勃勃的職業的年輕人會發現建築行業很有吸引力。年輕、聰明的人才湧入該行業將爲建築行業目前面臨的勞動力短缺問題提供重要答案。

5. 更優質的建築

建築機器人能夠比人類更精確、更快速地完成工作。最終,這可能會使建築結構更耐用,與周圍環境無縫融合。換句話說,不久之後,機器人將能夠提供長期的建築解決方案。它們還可能促進新型建築形式的發展,例如綠色建築。

6. 按時完成任務

由於流程自動化,施工經理可以更有效地規劃項目。提高流程的整體准確性將使參與建設的所有代理都能按時完成任務,並節省時間和金錢。

建築機器人的缺點

雖然集成建築機器人有很多優點,但也存在一些缺點。其中最值得注意的缺點包括:

1. 建築相關工作崗位減少

建築機器人將爲那些熱愛科技的人創造新的、有趣的機會,但它們也會減少現場需要完成的工作數量。雖然它不能完全取代人類,但機器人機械可以在很大程度上限制人類工作崗位的需求數量

2. 購买機器人設備的高昂成本

正如我們之前所見,建築機器人可以在施工管理過程中幫助節省預算。然而,購买機械的成本仍然非常高。因此,最偉大的技術很有可能集中在少數有能力購买它的公司手中。正因爲如此,許多中小型建築公司最終可能會倒閉。

3.員工教育

購买合適的設備是一回事。但如果沒有有一個知道如何操作的人,情況就不同了。企業需要投入大量時間和資源來教員工如何使用這種最先進的設備。然而,考慮到建築機器人對建築項目管理的影響,這應該被視爲一項長期投資。

建築機器人的類型

從無人駕駛汽車到真正的人類工人,許多不同類型的機器都有助於建築施工。

1.工業機器人


最著名的自動化是制造業中使用的工業機器人。隨着建築技術的發展,建築機器人在該領域越來越頻繁地用於執行高價值、重復性的工作。工業機器人有三種典型用途:

使用關節式機器人進行制造:制造機器人被稱爲關節式機器人。它們用於許多不同的目的,與人類手臂有着驚人的相似之處。關節式機器人可用於從基本裝配到焊接的任何用途。關節式機器人因其極其多功能性而被用於太空建設。國際空間站的一種建築機器人起重機附件有助於最大限度地減少人爲幹預,那就是加拿大機械臂。

使用笛卡爾機器人進行3D打印:笛卡爾機器人是一種使用笛卡爾坐標的三軸系統(X、Y 和 Z)的機器人它也被稱爲线性機器人或龍門機器人。這些機器人廣泛用於許多不同的活動,例如裝載和拾取和搬運,但3D打印是其受歡迎程度最高的一個應用。

建築行業最廣泛使用的技術之一是 3D 打印。這是因爲可以生產一系列東西,例如 3D 打印的房屋。快速、有效且經濟地 3D 打印房屋的能力可能會使傳統住宅建築過時。

人類與協作機器人協同工作:協作機器人的另一個名稱是協作機器人,它是一種建築機器人,可以與人類協作完成單獨完成難度太大的活動。在建築行業,工人的持續短缺是一個令人遺憾的趨勢。然而,協作機器人有潛力緩解這種壓力,並最終取代人類勞動者完成低技能任務。

2.無人機

無人機在建築行業越來越受歡迎,它們在建築工地上的應用有助於項目進度和安全。這些機器人很特別,因爲它們可以實時更新建築項目,並可以通過機載功能進行遠程控制,這徹底改變了項目生命周期管理並消除了對特別崗位人工的需求。

只要建築行業不斷擴大,創新不斷提升,無人機在建築領域的應用就會不斷發展。無人機所增強的功能包括:

使用無人機進行 3D 測繪:無人機測繪是實現這一目標的一種方法;無人機會拍攝施工現場的詳細航拍照片,然後將其轉換爲三維模型。這使承包商能夠在設計階段識別可能的障礙並制定計劃。從長遠來看,這可以通過提供更現實的預算預測來節省成本。

遠程觀察和檢查工作場所:無人機可以進行重要檢查,無需僱用動臂升降機或需要多名操作員的大型起重機。由於其飛行能力,無人機可以調查難以進入的結構。

維護安全:建築工地最重要的要素之一是安全。建築行業每年因盜竊損失3億至 10億美元,其中只有不到25%能夠追回。由於人類的能力有限,使用無人機可以輕松提高安全性。無人機可以由一個人操作,以獲取整個場景的航拍圖像。

3. 自動駕駛工程車輛

雖然汽車行業正在積極致力於標准化自動駕駛汽車例如特斯拉的自動駕駛功能,但建築行業已經採用自動駕駛建築設備一段時間了。

一家名爲 Built Robotics 的初創公司目前正在“用 AI 導航系統升級現成的重型設備”。目前,該公司的產品线包括全自動推土機挖掘機。這解決的主要問題是道路施工安全。

即使是最好的道路施工安全計劃也無法始終保護工人免受人爲失誤的影響,在交通繁忙的街道上工作對建築工人來說可能非常危險。但是,使用自動施工卡車可以大大減少人爲失誤。

使用ATL升級建築作業: Built Robotics 的自動履帶式裝載機 (ATL) 是一款小型履帶式裝載機,由於配備了增強型 GPS 和 LiDAR(光檢測和測距)傳感器,因此無需操作員即可操作。家庭住宅的挖掘是這款自動駕駛車輛所針對的輕型建築任務之一。

推土機的更多用途:推土機是一種多功能設備,可用於各種用途,從平整各種土壤到推土大型物體。所有這些工作都可以由建築機器人的自動推土機完成,無需人類駕駛員。

使用挖掘機保持工作性能: Built Robotics 的自動挖掘機能夠像其他挖掘機一樣完成挖溝、卡車裝載和地基挖掘任務。另一方面,挖掘機的自動功能讓技術不太熟練的用戶能做更多的事情。爲了教其成員如何駕駛這些新型自動駕駛汽車,Built Robotics 和國際操作工程師聯盟 (IUOE) 正在合作。

自動駕駛汽車普及的另一個因素是安全性。盡管成爲一名重型設備操作員需要大量培訓,但涉及建築設備操作員的事故仍然時有發生。使用自動駕駛建築機器人時,人爲錯誤幾乎可以消除。

全球排名前五的建築機器人公司

如今,技術徹底改變了建築施工方式,提高了效率和生產力,並產生了更可持續的成果。這些進步很大程度上可以歸功於機器人技術。制造和供應建築機器人設備及相關服務的建築公司已成爲該行業轉型的主要參與者。

1. Construction Robotics

Construction Robotics是建築機器人領域的領軍企業,其 SAM100 砌築自動化機器可完成六名專業泥瓦匠的工作。該機器的效率使勞動力成本降低了 50%,施工速度提高了一倍。此外,該公司還提供 MULE,可安裝在機器人上並在危險區域使用。它可以舉起重達 135 公斤的物體。

2. Boston Dynamics

波士頓動力公司最著名的產品之一是 Atlas 機器人,它可以執行开門和爬樓梯等多種工作。當然在建築行業也能夠執行許多特殊的人物。

3.Fastbrick  Robotics 

借助 Fastbrick Robotics 的尖端技術,砌磚過程可以實現自動化。該公司擁有令人驚嘆的砌磚施工機器人,每小時可以砌 1000 塊磚,相當於三個泥瓦匠的工作量。這意味着,手工砌磚需要幾天時間,而現在幾個小時就可以完成。

4.Hadrian X

FBR 的砌磚機器人 Hadrian X 固定在車輛上,能夠在現場砌磚。它可以保證最高高度爲 3.6 米的建築結構的即時使用壽命。這種自動化的目標是在不犧牲安全標准的情況下盡可能降低建築成本。

5.EksoWorks

工業外骨骼由 EksoWorks 制造,旨在爲從事體力勞動(如起重或鑽孔)的工人提供更多支持。使用這項技術,員工可以最大限度地減少身體壓力,同時保持全方位的運動,從而降低受傷風險,提高生產率,並降低工人薪酬。

總結

雖然建築機器人不太可能完全取代建築行業的人力,但它們可以通過多種方式利用來加快速度、提高安全性、簡化和減少施工現場的勞動密集型任務。

最有可能的情況是,人類工人將使用機器人來補充他們的勞動,提高生產率,並保證他們的安全。鑑於機器人目前的能力和勞動力短缺的加劇,機器人可能會接管一些更常規和瑣碎的活動,讓人類工人騰出時間專注於工作的其他方面。

技術進步的主要目標是進步。但重點應該放在讓工作變得更好,而不是升級和替換現有工人。建築機器人是爲了幫助和適應我們今天生活的動態世界而制造的。建築技術的改進通常用於提高安全性,這是任何施工現場任何任務中最關鍵的部分之一。因此,對於機器人最終是否會取代人類的問題,並不像回答“是”或“否”那么簡單。

確實,機器人可以完成人類無法完成的任務,例如水下施工。然而,由於建築業是風險最高的行業之一,因此機器人被用來協助工作並提高安全性。

我們可以這樣說,機器人不會在短期內取代人類。無人機和協作機器人只是仍需要人類互動的各種機器人中的兩個例子。即使他們能夠制造出自動挖溝機,仍然需要有人在場。事實上,機器人即將出現,但它們站在我們這一邊。



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