□　杜明芳
 

　　近年来，我国新型城镇化发展带动了智能建造与建筑工业化的快速发展，建筑业正处于低碳化、智能化转型发展的重要历史阶段。2020年，住房和城乡建设部等13部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，提出我国到2025年，智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系和产业体系基本建立，建筑工业化、数字化、智能化水平显著提高。

　　低碳化智能化转型升级面临难题

　　目前，建筑业低碳化智能化转型升级面临的较为突出的问题主要包括：

　　第一，市政工程领域存在安全隐患，突发事件会造成人身伤害、财产损失等不良后果。

　　第二，人工智能技术与建筑业的融合应用不深、不广，很多前沿智能科技并未在建筑业率先得到应用。

　　第三，近年来，随着我国老龄化社会的到来，建筑业出现“用工荒”局面，人的问题正在成为制约建筑业转型的难题。

　　总体来看，建筑工程全生命周期中仍普遍存在施工作业艰苦、安全风险大、智能装备应用率低、产业链协同度低等多种问题。机器人技术在建筑业中的融合应用为传统建筑业向智能化、工业化、低碳化、安全化升级提供了手段和路径。

　　建筑机器人是智能建造的核心与灵魂

　　智能机器人是人工智能的一个分支，近年来呈现快速发展的态势。

　　智能机器人一般分为工业机器人和服务机器人两大类。工业机器人应用于生产线、物流、施工等场景;服务机器人根据服务场所和对象的不同又细分为很多种类型。

　　建筑机器人是一类特种机器人，横跨工业机器人和服务机器人范畴，具有与建筑空间、建筑环境紧密耦合的特点。建筑机器人可以定义为：服务于建筑业的智能机电一体化装备，由机械本体、操作系统、感知、驱动、控制、规划、导航、定位等技术模块组成。

　　智能建造是建造场景应用了先进建造工艺、工法、技术和建筑机器人、大数据、互联网、BIM(建筑信息模型)等智能化数字化技术后产生的建筑业新技术、新业态，代表着我国建筑业高质量发展的方向。由于智能建造场景中会广泛应用各种智能化装备，因此智能建造业的发展与装备工业的发展有着紧密关联。

　　据报道，近十年我国装备工业取得了历史性成就、发生了历史性变革。2012年至2021年，装备工业增加值年均增长8.2%，始终保持中高速增长。建筑机器人本身就是一类智能化装备，因此随着装备工业的稳健快速发展，建筑机器人产业必将迎来发展的黄金期。

　　2020年，住房和城乡建设部等13部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，提出我国到2025年，智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系和产业体系基本建立，建筑工业化、数字化、智能化水平显著提高，建筑产业互联网平台初步建立，产业基础、技术装备、科技创新能力以及建筑安全质量水平全面提升，劳动生产率明显提高，能源资源消耗及污染排放大幅下降，环境保护效应显著。

　　建筑业作为工业的一个分支，应充分借鉴工业1.0到4.0时代积累下来的理论精华、技术成果、经验方法，将工业文明创造的辉煌成就快速吸纳应用到建筑领域，并大胆地进行交叉融合创新，使建筑工业化少走弯路、多走捷径。

　　机器人是工业4.0时代全球自动化科技的核心领域，也是人工智能迄今为止最为落地的实践领域之一。建筑机器人理论、技术、实践的发展，应充分借鉴机器人通用理论和技术成果，结合建筑结构、建筑空间、建造工艺、建造流程、工程管理等细分行业领域的特点，在专用领域中深度探索、融合创新。

　　如果说机器人是智能制造皇冠上的明珠，那么建筑机器人则是智能建造的核心与灵魂。

　　在国家政策的大力助推下，建筑机器人和智能建造都已经成为战略性新兴产业，建筑机器人产业又是智能建造业的核心层。

　　智能建造业的快速稳健发展取决于几个关键驱动技术或产业——建筑机器人、建筑产业互联网、信息科技、智能制造、建筑技艺。不难预见，建筑机器人将成为未来智能建造业高质量可持续发展的主要推动力。

　　建筑机器人助力绿色建造

　　根据联合国政府间气候变化专门委员会的定义，碳达峰是指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值，然后进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。碳达峰包括达峰年份和峰值。碳中和是指由人类活动造成的二氧化碳排放量与二氧化碳去除技术应用实现的吸收量达到平衡。

　　近年来，我国与“双碳”相关的政策文件密集发布。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出制定2030年前碳排放达峰行动方案。住房和城乡建设部等15部门关于加强县城绿色低碳建设的意见明确指出，大力发展绿色建筑和建筑节能。县城新建建筑要落实基本级绿色建筑要求，鼓励发展星级绿色建筑。

　　建筑是碳排放的主要来源之一，建筑业的绿色发展问题及其对国家“双碳”战略的支撑问题值得深入研究。绿色建造为建筑业碳达峰、碳中和提供了有效途径。绿色建造是我国实现高质量可持续发展的内在要求，也是推进建筑业转型升级的主要抓手。

　　建筑机器人在绿色建造中能够发挥重要作用，可以从以下几个角度入手研究、设计、开发服务于绿色建造行业的智能机器人。

　　一是绿色建造碳排放检测机器人，主要解决建造过程中的碳排放精准、实时检测问题。

　　二是绿色建造碳计量机器人，主要解决建造场景中的碳换算、碳统计、碳计算等问题。

　　三是绿色建造碳控制机器人，这类机器人嵌入智能控制算法模型，主要应用于建造设备节能控制，最终目标是为了达到节能降耗。

　　四是绿色建造碳管理机器人，主要解决施工、运输等主要建造环节中的碳排放管理以及建造平台中的碳大数据汇聚、统计、分析、交易等。

　　构建发展绿色智能建造生态体系

　　在推进建筑工业化的历史进程中，应注重建筑机器人理论、技术、产业、经济、人才等要素共同构成的建筑机器人生态与智能建造、绿色建造的协同发展，最终形成以建筑机器人为支点的绿色智能建造生态体系。针对绿色智能建造生态体系的构建发展，提出以下对策建议：

　　●　持续创新建筑机器人理论技术，赋能建筑机器人产业发展。

　　建筑机器人是一类与建筑空间紧密耦合的特种机器人，因此应在经典机器人学的基础上结合建筑需求与建筑特点，创新建筑机器人理论和技术，探索新的机器人设计理论、仿真技术、数学方法，打牢建筑机器人理论技术基础，再以此去赋能建筑机器人产业发展。

　　对建筑机器人技术的认知应不断拓展边界，从产业形态上来看，工作于建筑全生命周期、全领域的各种智能机器人均可认为是建筑机器人，不仅包括各种类型的硬件实体机器人，也包括各种软件虚拟数字机器人，机器人系统中包含的产业链条上的各个技术环节(传感器、驱动器、电机、气缸、液压阀、材料等)都可以认为是建筑机器人技术。

　　●　以建造问题为导向，加强两类跨界融合。

　　由人工智能、大数据、云计算、第五代移动通信技术、区块链等新一代信息技术构成的新型信息基础设施是一个相互关联、相互赋能、相互促进的有机整体，从解决实际问题的视角来看，应融合成一个数字有机体来使用，单独利用某项技术已无法解决绿色智能建造这类综合性、复杂性、创新性问题。

　　应建立以建造问题为导向、以数字技术有机体为引擎的新型工程建造模式，抓好信息科技内部融合与“信息科技+建造行业”内外融合两类跨界融合，增强技术内聚性和耦合度，大力提升技术驱动的工程问题解决能力，这样才能加速形成更加强大的经济社会发展智能引擎。

　　●　重视人的核心价值，提升人的综合素质。

　　无论是机器人、数字孪生、元宇宙等数字科技还是建筑业自身，其底层逻辑和顶层架构都是由人类设计完成的，因此，人的智慧直接决定了所设计系统的智慧。

　　加强生态体系中人的地位和作用至关重要，只有人的知识、能力、思想全面提升了，他所管理的系统才能得到优化与提升，否则一切都是空谈。

　　当前，从职业教育、精英教育、专业培训等各种角度多措并举加强绿色智能建造人才培养，提升从业人员素质已经变得十分紧迫。从长期视角来看，师资培养、产教融合、教材编写、教育教学方法改革、办学模式创新等都是影响人才输出的关键因素，应给予足够重视。

　　总之，生态体系的发展与更新最终是以人为核心去驱动的，对人的重视程度应加强。

　　作者单位为清华大学信息国家研究中心