当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

2021年3月21日
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“机器人建房子”引领的建筑行业革命,或许正在到来。

一个博士出身的科研人不在实验室呆着,能去哪儿?你会说发射场,会说写字楼,但或许,不会想到是施工工地。

 为了避免中暑,上阵前就提前喝点解暑药;有时碰上下雨,无处可躲,浑身湿透,也要把测量实验完成。吃住在工地,团队“三班倒”。一批人在实验室睡觉,一批人去工地,第一批人从工地回来,第二批就接力,他们见过每个时段的太阳,也熟知每个施工环节的原理。

 这就是一个博智林人最普通不过的工作日常。

 施工工地代替了现代实验室,亮白的实验服被换成了“工人三件套”:一顶白色安全帽、一双安全鞋、一件亮黄色工字马甲,带着样机和图纸在工地一扎就是一整天。

 在过去将近1000个日夜,正是这样一批博士,带领着4000多人的研发团队,走在了中国建筑机器人研发与应用的前端。

2018年7月,碧桂园成立博智林机器人公司,正式宣布进军机器人业务。从成立到现在,每个博智林人被问到最多的问题就是,“你们是真干还是在搞噱头”。

 这个问题,在三年后的今天得到了答案:

 近50款在研建筑机器人及智能产品,3042项已递交的专利有效申请,伺服、传感器、导航、视觉、软件五大自主研发的核心系统,以及混凝土施工、混凝土修整、砌砖抹灰、内墙装饰等12个建筑机器人产品线……

 低调研发三年后,博智林首次发声,交上了建筑机器人的「第一份答卷」。 当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

智能制造工厂,实现全自动化生产

当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

在工地研发的近1000个日夜

从日本东京大学机械工程学专业毕业,到担任博智林机器人与智能产品研究院副院长,曲强主要牵头做的是混凝土施工机器人的产品研发工作。

 跟绝大多数博智林的博士们一样,曲强从未想过,自己不是在现代化的实验室里做科研,而是每天待在风吹日晒的工地上“搬砖”。

 他说,他永远忘不了第一次下工地时,亲眼看到的混凝土施工场景:

 爬过4层脚手架,脚踩钢筋、翻过木模板,十几名工人在工作面上手持不同的工具忙忙碌碌,衣服、鞋子、帽子上到处是混凝土泥点。

 “如果是我或者我的父母在这里做事,我能为他们做些什么?”这是包括曲强在内的每一个博智林人内心最深的感触。 

当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人
曲强(左一)与同事们讨论问题

 然而到工地做实验并不是件容易事。他们需要等工人施工的间隙“插空”实验,有时候在半夜等着等着就睡着了,也有时候立马开工,干着干着天就亮了。

 但更难的地方是,混凝土的特性不能被任何一个物理量描述,甚至当天环境的温湿度、钢筋条件、模板的条件,以及每车混凝土都可能不同,都会影响混凝土成型过程和质量。

 为了弄清楚混凝土施工步骤、及其背后的物理原理,曲强他们实行“三班倒”,在工地日以继夜的试验、记录、测试,跟建筑工人仔细讨教经验,观察他们如何收面。

 哪怕是这样,第一次把样机弄到工地上,机器人刚启动不到一分钟,就因为重心配比不对“趴窝”、陷进混凝土里跑不动了。“真的,很沮丧”,曲强说。

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博智林混凝土施工机器人产品线

 从第一次失败到N次改良,从系统升级到每个功能模块的迭代,曲强的团队用了三个月时间,最后才终于将单次作业面积从10平方米/次,提升至连续作业2小时以上,甚至完成了100平方米以上整平工作。

 和曲强一样,陈刚和团队的研发人员也有2/3的时间都在工地上进行实验。作为基础技术研究院技术研发平台所长,陈刚负责的实测实量机器人的产品研发。

 建筑工地的实测工作人工环节负责、精细度很高,需要陈刚他们一次次校验数据的准确度,一开始并不被人看好。陈刚他们就通过模拟人工测量规则,使用虚拟靠尺、角尺等完成实测实量工艺,还可以可自动生成电子报表方便查阅与存档。

 目前,实测实量机器人的测量速度为传统人工的2-3倍,普通工人培训1.5个小时即可上岗,还能把实测的复杂任务完全交给机器人去做。 当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

博智林测量机器人
 

混凝土施工、混凝土休整、砌砖抹灰、楼层清洁、实测实量……建筑机器人施工的每一个环节背后,都是工地实验的反复调试与更新迭代。而同样的场景,也在过去近1000个日日夜夜里,在碧桂园的工地上反复上演。

“我希望,建房过程中那些繁重、重复、危险的部分工作都能够由机器人来完成”,建筑工人出身的碧桂园集团董事局主席杨国强,曾经在不同场合都说过这句话。

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交出建筑机器人的「第一份答卷」

需要一手测量数据,就把工地当成试验场;不了解实际施工的痛点,就到工人当中去,把人工经验提炼成技术算法;市面上缺少建筑机器人可用的核心零部件,就自主研发核心技术……这是博智林人做建筑机器人的思维逻辑。

 过去两年多时间,就是这样一群敢想敢拼的博士,带着博智林4000多人的研发团队,在建筑工地上摸爬滚打、当起“建筑工人”,共同开启了建筑机器人从0-1的跨越。

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博智林智能施工升降机
 

伺服、传感器、导航、视觉、软件这五大核心系统,都是博智林自主研发的建筑机器人核心技术,其中基于模糊自适应的运动控制算法、智能视觉传感器等填补了世界建筑机器人领域的空白,自研的激光雷达多项指标达到行业领先水平。 

目前博智林已形成混凝土施工、混凝土修整、砌砖抹灰、内墙装饰等12个建筑机器人产品线,适用于大多数现浇住宅、PC装配式住宅、工厂、公共建筑等建筑类型。 

而背靠碧桂园2000多个项目、全年3亿平方米在建面积的实验应用场景,博智林研发生产的建筑机器人产品从一下线开始,就能够投入到严格的工地测试应用环节。 

以BIM数字化技术为基础,将建筑项目真正数字化、可视化,大批建筑机器人实际应用于工程建造的不同环节,初步形成覆盖建筑工程全生命周期的智能建造全系统解决方案。 

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一批地面抹平机器人即将下线
 

今年2月初,住房和城乡建设部发布《关于同意开展智能建造试点的函》,确定上海市、重庆、广东三地的7个项目将开展智能建造试点工作。而佛山顺德凤桐花园项目就位列其中。

 这是博智林建筑机器人首个商业应用项目,也是目前国内唯一真正引入建筑机器人且批量应用于工程建造过程的试点项目。 

截至2021年2月,博智林已并有18款机器人在佛山顺德机器人谷首开区和凤桐花园等超过15个项目中开展试点应用,累计应用施工面积达80万㎡。 

从自主研发、小批量生产到工程测试、工程服务及批量化商用……打通研发与应用全产业链之后,博智林已经构建了完整的全周期闭环,成为全球领先的智能建造与建筑工业化整体解决方案提供商。

当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

机器人建房子的未来还有多远

两年前,碧桂园第一次打出“机器人建房”口号的时候,很多人都将其视作是一次华而不实的资本“噱头”。

 两年后,当第一批建筑机器人交付上岗、第一个智能制造项目开展试点,由建筑机器人去完成危险系数大的工种这件事,也已经不是空谈。

 很长一段时间以来,建筑行业都是世界上数字化、自动化程度较低的行业之一。

 中国是建筑大国,拥有世界上最大的建筑市场,2020年中国建筑业签订合同额达59.5万亿元,占据我国GDP份额的26%左右。但如此庞大的市场容量,依旧无法掩盖其过去70多年来毫无增长的生产率,以及科研创新投入都占不到总收入的1%。 

当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

墙喷涂机器人在作业

 一边是科技含量偏低、技术创新落后、生产方式粗放的行业现状,另一边则是农民工日益严重的老龄化问题。 

国家统计局发布的《2019年农民工监测调查报告》显示,2019年我国农民工总量为29077万人,农民工平均年龄为40.8岁,比上年提高0.6岁;其中,50岁以上农民工所占比重为24.6%,比上年提高2.2个百分点,近五年来占比逐年提高。 

当用工荒、用工成本上升、生产效率偏低的问题被摆在台面上,行业可持续发展的关键突破口被放在了智能制造和数字化转型身上。 

以人工智能、大数据、机器人等为代表的新技术推动的第四次工业革命,正在不断走向深入,科技创新正在重塑全球经济结构,“机器人革命”或将创造数万亿美元的市场。 

而在全球建筑行业智能制造的整体水平仍处于起步阶段的今天,日韩澳美等发达国家目前仍以单点研发和小批量试用为主,均未实现建筑全周期、系统化应用的目标。中国也正站在世界建筑行业飞速发展的关键点。

 “数字化转型是推动建筑产业高质量发展的重要途径,从‘中国建造’走向‘中国智造’是我国建筑业发展的大势所趋。”中国建筑业协会副会长刘锦章表示。 

当碧桂园的建筑工地来了博士和机器人

特种机器人柔性装配线区

 2021年政府工作报告提出,要加快数字化发展,打造数字经济新优势,协同推进数字产业化和产业数字化转型。 

2020年7月,住建部等13部委联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,指出要以大力发展建筑工业化为载体,以数字化、智能化升级为动力,创新突破相关核心技术,加大智能建造在工程建设各环节应用,形成全产业链融合一体的智能建造产业体系。 

建筑业改革发展和转型升级势在必行。以博智林为代表的行业前瞻者和探索者,也正在从建筑机器人自主研发、制造到建筑工程全周期的数字化、系统化应用,成长为智能建造与建筑工业化整体解决方案提供商。

 “机器人建房子”引领的建筑行业革命,或许正在到来。

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