作為支撐建筑業未來的建筑機器人,缺少太多它本應該獲得的關注與掌聲。今天,機器人大講堂帶您一起專訪建筑機器人專家李鐵軍教授,看一片藍海的建筑機器人產業有哪些機遇與挑戰,我們應該從哪些角度下手撈得這一桶不被別人重視的金呢?
Q:建筑裝飾機器人的規模和產品是怎樣規劃的?
A:裝飾裝修屬于二次結構,整個建筑分為一次結構和二次結構,就過去中國體量的快速發展過去30年基本上一次結構和二次結構是同樣的發展速度。二次結構,也就是裝飾裝修占的比重應該越來越大。即使在現在的情況下,建筑業雖然在減速,但是裝飾裝修,包括裝飾材料還在快速的發展。目前新的發展趨勢,新增的建筑體量增速在放緩,但是舊的樓房的改造,還有裝飾裝修還會有很長的發展歷程和空間。所以,我建議在做智能化的時候,二次結構恩的裝飾裝修還是一個重點。
Q:您覺得應該怎么樣規劃?什么樣類型的機器人比較受歡迎?
A:二次結構里量比較大的,第一個是外裝修,也就是幕墻,復成玻璃的、大理石的和一些復合材料,內裝修二次裝修也有很多要處理的,比如說門窗。中國過去二、三十年做的門窗質量標準是低的,過濾的建筑材料,鋁塑現在來講還差很多,比如說跟德國的相比。因此,在這種差異下門窗在隔音、采光、防塵等等性能上,和歐洲等發達國家品質的門窗相比差的很多。因此現在的門窗很多要更換的,因為它是一個熱墻,把它做成很好的結構,但是由于門窗的不合格造成大量的能源損失。未來綠色建筑這是重要一塊,就門窗來講中國這么大體量的建筑,換一輪門窗這個產業是巨大的。第二類包括管道,室內的管道處理機器人有很多的空間。第三,像管道的檢測,包括清理,這個需求量也很大。
Q:有沒有爬墻的噴漆機器人?
A:有,表面處理有兩個,一個是清潔,去除臟東西,噴漆是附著增加東西。工廠自動化的噴漆已經很成熟了,但是在建筑里噴涂機器人很少,這個需求量是很大的,而且人身的安全,效率、品質一致性的保證等等方面還是有很大需求的。
Q:因為現在家庭裝修墻面都被墻紙替代了,覺得很方便,可以隨時替換,但是如果做成小的噴涂機器人,可以在家里爬著墻壁噴了,覺得挺放心的,應該有一個巨大的市場。
A:是這樣的。家庭裝修有很多的困惑。第一,一旦裝修,我們每個人都不是專業的,一點點小的工作都要請專業的人來做,比如打個膠粘一下,噴個漆。因此這種情況下裝飾裝修有兩個未來的方向,第一,對于大規模的賓館的廳堂場館、機場、火車站,多少年以后火車站有幾百年的歷史,中間會有多輪的裝飾裝修,而且隨著時代的不同要求的內容風格也會變化,這也是推動裝飾裝修的動力。
第二,現代生活越來越自由一些,比如小的裝修我們自己可以DIY,一些建筑材料、工藝你要給他配好了,完全可以自己做。為什么國內生產大量的工具,都是銷往歐美的,都是中國產的,很多的事情人家是自己做的,中國下一步也應該是這樣。
Q:伴隨著中國老齡化的情況,現在做建筑施工的人會越來越少,建筑機器人未來的發展方向和落地的項目會有哪些,是代替人的還是新增的?
A:目前從建筑施工的從業人數來看,過去以農民工隊伍為主,農民工建筑從業人數去年和前年數量是5000萬,當然包含了整個從事建筑行業的人員。其中農民工應該有3000多萬。農民工的工作現在有用工荒,工地上的主力是60后、70后,80后、90后基本不做這個,因此造成用工成本快速上升。同時制造業的發展,它又在增加制造業的工人,這兩者之間在出現矛盾。一個簡單的建筑工人基本上一天需要400—500元,因此用工成本的上升也給企業帶來盈利空間的大幅下降,現在建筑業的利潤很薄。所以,用工這件事應該是我們發展建筑機器人和智能化施工裝備的一個很大的牽引力,有需求。
一部分需要重體力的、不安全的、環境不友好的、對人有害的一定會被替代,但是建筑機器人有一個很重要的特點,就是它和工業機器人不一樣的地方。它也是做工,它一定是要實現人機協作的,人和機器人一起工作。農民工變成技術工人,超過20公斤的東西我絕對不會動手去搬它的,機器人像一個工廠的工人一樣去工作,因此替代有一部分,但更多的是人機協作。重要的體力活它來做,檢測的事它也可以做,然后我去指揮它,跟它一起協作。
Q:有沒有新增的方向?
A:可以講機器人現在很熱了,不同的行業都在做,工業的、農業的,但是建筑機器人一直沒有引起人們足夠的重視。為什么?因為它的工藝特別的復雜、特別多,分散,每個建筑的施工都不一樣,因此造成沒有統一的像工廠自動化那樣標準的規格,后面我想它的增量主要在人工替代上。
Q:像高樓清洗和噴涂機器人存在哪些技術瓶頸?
A:瓶頸有很多,高樓的清洗是一個很大的行業,叫做建筑的后服務。就像2000年的時候我們開始國產化汽車,汽車還沒有進入家庭,但那個時候也沒有那么多4S店,后面保有量快速上升以后,汽車服務業成了一個快速發展的市場。中國建了那么多的建筑,建筑服務業后市場也相當的巨大。因此清掃,擦玻璃這件事就變得很重要。第一,它一定是在高空的,因此存在著危險。另外,在清洗過程中,我們現在的環保要求很多,不是把那兒清洗掉了就可以了,比如要用清潔劑,清潔劑要進入地下水二次污染,清洗液的回收是一個大的問題。再一個在高空的時候如何作業,如何替代“蜘蛛人”作業。這是一個好話題,但是現在一直實現的不太好,還涉及到成本。我看的材料里日本搞了一個比較成熟系統,清潔過程中水回收,下面有一個工作站,工作站中水進行進化,形成中水。從清洗和噴涂的角度來講,建筑是清洗外墻面、幕墻,這些東西相當于人的穿衣戴帽一樣,要美觀,還有保暖的功能,未來可以通過其他的方式實現。比如將來的幕墻系統,這套衣服,家里就要有洗衣機,就要配上熨燙的這套東西。也就是說,建筑設計本身就要有所考慮。我們也曾經考慮過在這套裝置的配合下自帶一個系統大樓很大了,有一個系統是做這個的,水怎么辦?下雨的時候用雨水。幾年清洗一次,如果有合適的雨量,每年都清洗,會保持的很好。所以有很多創新的方法,將來它跟設計有關,跟法規也有關系。
Q:現在的爬壁機器人的品種有哪些?
A:到高空中要保證爬的穩定性,不能摔下來,我們一直在解決安全的問題,同時還要帶很多裝置。玻璃還好,吸上就可以了,但墻面不帶磁,如何能夠吸附住,而且要長期穩定的吸附。第二,跨越門窗的時候,因為建筑結構很復雜,這個地方多了一個管道,沒法統一的去做。也就是說如何攀爬,因此現在最現實的還是懸吊式的,“蜘蛛人”式的。
Q:從成本方面講可能完全代替人嗎?
A:應該是可以的,從技術上是可以的。
Q:成本會增加多少?
A:這種成本是定義在清洗成本上,如果清洗的效率高,不僅僅是付出的人工的工資,清洗成本也在下降,設備成本相對高一些。需要有一個過程,但是無論如何清洗是一個大產業。
Q:現在建筑多元化,大理石的、墻面的、木面的、玻璃面的,各種材質,對噴涂機器人有什么影響?
A:噴涂一定要專業化,分成幾類,不能是通用的。
Q:建筑機器人的前景比起傳統的建筑方式有哪些優勢?建筑機器人目前技術上的進展會有什么影響?
A:現在主流的國家主推的主題叫綠色建筑與建筑工業化,綠色建筑本身要集能源的獲取,地緣熱泵等等,要節能,還有排放盡量低碳。第二,建筑工業化。建筑工業化是指標準化的設計、工廠化的預置,所有東西都是工廠出來的,不是現場澆鑄的。第三,現場裝配式作業。第四,信息化的管理,包括智能監理和后管理。當智能來的時候,包括信息化的推進,物聯網推到智能家居的時候,它是同步的,這個大樓就“活”了,大樓是活體,里面住的人,溫度等等所有的信息我們是知道的。為了我們要把樓看成是一個生物體,把信息全部植進去,一個是人帶進來的,然后我們的網絡進去,每個房間有沒有人,利用大數據把它看成一個活體,它是“活”的。只有這樣去想將來我們在建筑設計上的革命,包括建造的革命、工藝上都會發生很大的變化。
Q:建筑機器人和傳統的方式相比有哪些優勢?
A:第一,安全。第二,效率提高。第三,降低人工的勞動強度,危險環境的體力活都由機器干。從某種角度來講,裝的是不是符合標準,檢測是超出人的能力的,不能一次知道它是不是符合國家標準,這個占了很大的優勢。
Q:機器人和人工未來什么樣的比例是比較合適的?
A:沒有準確的數據,但是我們曾經簡單的估測過,按照我們自己的設想,希望工地上有1/3的人、2/3的機器在工作,和現在的整個體量相比。原來1/3的工人就可以干現在100%的工作。
Q:有可能實現全自動化嗎?
A:不可以,和工廠自動化完全不一樣。
Q:建筑機器人有多大的承重量?
A:隨著技術的發展,現在建筑工業化在推進過程中工廠化預置的功能結構件越來越大,我們曾經有一個概念,現在建筑工業化了,整個吊裝運過來以后,一層樓一塊安裝,像搭積木一塊,得有幾百噸,甚至上千噸的東西。從機器人的角度來講,承重能力、智能化的工程機械幾十噸的東西還是可以的,但是不能把它叫機器人,它屬于起重裝備。我們現在做的機器人,板材安裝的,基本可以做到500公斤,已經不小了。工業機器人50公斤級別的基本上自重得一噸,我們只要幾百公斤就可以了。
Q:您剛剛提到智能化的工程機械,智能化工程機械跟建筑機器人有什么樣的區分或界限?
A:比如工程機械起吊,第一個是人操縱的,遙控。第二,想叫機器人或者智能化施工裝備必須具備智能,智能的信息來源一定是要有外感知力,它能看見,它能知道自己提的重量,它的變化。只有這些傳感信息進來以后,并且通過算法變成智能的判斷和行為的時候,我們可以把它叫做智能化施工裝備,它可以不像機器人,但是是一個智能體,像一個螃蟹,但一定是個生物體。
Q:有沒有做快遞收發機器人的可能性?
A:我們曾經也搞過一個這樣的裝備,首先解決的是大物流,已經做的很好了,海陸空。第二,進入城市以后的那部分物流,現在做的相對也比較好,很多物流公司一直配送到小區里。過去有人叫最后一公里,但是進了小區以后還有半公里,這就相當于半公里的事情。我們曾經做過這樣的機器人,電動的,駕駛著無人小車,到門口去取外地。通過網絡得到這個信息,派過去,它取過來送到辦公室,這個是可以的。
Q:城市大物流的快遞機器人不現實嗎?
A:不太現實,因為有很多的約束。比如說在馬路上走沒有專用的通道,安全的問題,不僅僅是它對行人形成造成的安全,還有它的安全問題。所以現在更多的還是站點式的,有一個小區有自動的站點,你把包裹送到那里機器人去取。