国外对建筑机器人的研究较早,主要以发达国家为主,建筑机器人技术发展比较成熟,部分机器人甚至已经实现商业化生产。
美国Construction Robotics公司的SAM100砌砖机器人采 用半自动化工作模式,是世界上第一款真正投入现场砌筑工 程的商用机器人,主要用于配合工人完成砌筑作业,减少了工 人的砖料抓举作业,据统计每台砌砖机器人可提高3~5倍的 墙 体 砌 筑 效 率 , 实 现 高 效 砌 砖 目 的。澳 大 利 亚Fastbrick Robotics公司的Hadrian109砌筑机器人可以根据3D计算机辅 助设计系统绘制的住宅形状和结构实现自动砌砖,能够连续 24 h工作,只需2天时间就能建起整栋住宅 。韩国机械与材 料研究院(KIMM)开发的WallBot被用来进行外墙施工,实现 墙 体 粉 刷、平 整 和 清 洁 等 作 业。瑞 典nLink公 司 的Mobile Drilling Robot钻孔机器人被用来进行混凝土天花板的测量和 钻孔工作,通过专用APP设置孔径、孔深等参数,便可在指定 位置打孔,能够达到毫米级工作精度。新加坡未来城市实验室 联合ETH Zurich开发的MRT机器人能够完成地瓷砖铺贴作 业 。新加坡Transforma Robotics公司开发的PictoBot墙面喷涂 机器人、QuicaBot建筑质量检测机器人目前正在进行真实环 境施工测试。美国Doxel公司研发了施工监控管理机器人,基 于人工智能的计算机视觉软件,根据数据扫描为项目管理人 员提供建设项目全程的进度追踪、预算和质量方面的实时反 馈,能够将项目的建造效率提升38%,整体造价降低11%。
在国际市场上,建筑机器人的研究开端于20世纪70年代,发展时间较早,但由于建筑施工场景和工程序多样复杂,至今建筑机器人可处理的建筑工程工作量仅为1%。全球建筑机器人市场仍在培育期,海外各国对建筑机器人的研发和应用持续加速。
(1)在基础研发领域:在日本,建筑机器人的研发工作主要集中大型建筑公司,如小松建设集团推出无人机和推土机;清水建设集团推出了焊接机器人和天花板安装机器人。在美国,建筑机器人的研发主要集中在大学和创新型企业,如麻省理工学院研发了面向建筑施工外骨骼机器人SRA和SRL;南加州大学研发了“轮廓工艺”高性能混凝土3D打印技术;美国AdvancedConstructionRobotics企业研发了钢筋加固机器人;美国Flyability推出了应用于建筑领域的无人机等。在欧洲,建筑机器人的研发主要集中于建筑研究所和理工学院,如英国帝国理工学院研发了多无人机协同的建筑3D打印技术;苏黎世联邦理工学院研发了可在非结构环境下应用的自主砌墙机器人和钢筋网现场制作机器人等。
(2)在应用领域:虽然大部分建筑机器人产品仍在研发阶段,但最近三年,部分建筑机器人产品已开始陆续走出实验室,已投入或即将投入商用阶段。例如,日本清水建设的钢焊接机器人、安装机器人、自动运输机器人;美国公司ConstructionRobotics自主研发的SAM100半自动砌砖机器人;挪威公司nLink推出的建筑物内部施工的自动钻孔移动机器人等产品已进入商用。同时,澳大利亚Fastbrick的HadrianX砌砖机器人和新加坡企业TransformaRobotics的QuicaBot建筑质量检测机器人已与多个合作伙伴签署合作协议,即将进入商用阶段。
建筑工程多样复杂,机器人目前仅能够处理全部建筑工程工作量的1%。目前,对建筑行业来说,试图让机器人处理建筑工程工作量的10%已是极大的挑战,而且还面临成本过高的风险。虽然机器人应用在制造业特别是汽车工厂中很常见,但相比之下,建筑工地使用的机器人必须四处走动,虽然它们执行的任务多数也是重复的,但它们仍须因应建筑物的不同设计,来应对不平坦的地面和曲折的行走路线。因此目前全球建筑机器人的应用市场不是特别成熟。2023年,全球建筑机器人的市场规模为5.54亿美元左右。可以说目前整个市场还处于培育期,产品以样机为主,建筑机器人给建筑企业带来的效益尚未超过成本,无法大规模运用开来。
图表:2019-2023年全球建筑机器人市场规模情况
数据来源:中经百汇研究中心
IFR将建筑机器人归属于服务机器人领域,根据IFR对服务机器人行业的统计,包括专业清扫、拆除和施工机器人、检查和维护系统、救援和安全应用、水下系统和移动设备等其他各类专业服务机器人,年均销售量在1000台以下。其中建筑机器人2016年为700台;2017年为900台;2018年上升至1100台,2023年达到1850台左右。总体来说,随着全球建筑领域工荒加剧,建筑机器人销量将会有所上升。
图表:2019-2023年全球建筑机器人销量情况
数据来源:IFR、中经百汇研究中心
更多研究内容详见中经百汇编撰的《中国建筑机器人行业分析报告》,中经百汇提供行业研究报告、定制报告、可行性研究报告、商业计划书、产业规划、企业战略咨询等服务产品,另外还提供产经新闻、市场研究、产业数据服务、企业排行榜等资讯内容。