本文改编于

《科技元宇宙之智能机器人》

作者|杜明芳 博士

“机器人”这个名词诞生于作家的笔端。1920年，捷克剧作家KarelCapek在剧本中描述了一个具有人的外表、特征和功能的机器，并命名为“Robot”。这就是今天我们广泛采用的机器人这一名词的由来。机器人是近几十年来才出现的新生事物，但追溯其历史，人们对机器人的幻想与追求已有5000多年的历史。公元前3000年，埃及人就制造除了水钟和用水驱动的关节活动的手指。古希腊人曾创造出能够表演的仿人型自动木偶。我国发明的指南车堪称是自动机械的典范。诸葛亮的木牛流马脍炙人口。

机器人技术的发展大致经历了三个阶段。 个阶段是可编程示教再现机器人。这种机器人在工作现场进行实时编程控制，一旦被编程后，机器人就会按照程序动作。第二个阶段是简单智能型离线编程机器人。这种机器人依靠视觉、听觉、力觉、触觉等传感器感受外部环境，通过控制系统控制机器人运动。可实现路径自动纠偏等自动化功能，具有一定的环境自适应能力。第三个阶段是智能机器人阶段。这类机器人具有复杂环境感知、高难度运动智能控制、自主决策、自主学习等能力，并部分的拥有人类智慧。

从类别上来讲，机器人可分为工业机器人、服务机器人、军用机器人、医疗机器人、农业机器人、 建筑机器人、水下机器人、娱乐机器人、空天机器人等。 台可编程的商用工业机器人是于1974年1月由瑞典的ABB公司创造的，这是世界上 台由微处理器控制的机器人，并且实现了量产。之后机器人在生产车间被大规模使用，代替了大量的人力，降低了运营成本，实现了标准化生产，并提升了生产效率和产品良率。特种机器人有些分支发展很快，如：服务机器人：迎宾机器人、金融服务机器人、助老助残机器人等。建筑机器人：施工机器人、搬运机器人、维保机器人、管道检测机器人、安防机器人、消防机器人、家庭健康监测机器人等。 机器人是典型的机电一体化产品，一般由五部分组成：机械本体、感知系统、驱动系统、控制系统、人机交互系统（输入/输出接口）。为对本体进行 控制，传感器应提供机器人本体或其所处环境的信息；控制系统依据控制程序产生指令信号，通过控制各关节运动坐标的驱动器，使各臂杆端点按照要求的轨迹、速度和加速度，以一定的姿态达到空间指定的位置；驱动器将控制系统输出的信号变换成大功率信号，以驱动执行器工作。

典型的建筑机器人如：施工质量检测机器人、地面整平机器人、楼层清洁机器人、地下车库喷涂机器人、复合场景施工机器人、定制化建筑构件加工产线机器人。

复合场景施工机器人

①通过搭载移动轮式系统和升降平台，实现了复杂建筑场景的自适应行走和精准定位。

②将工程图纸、建筑BIM模型与物理施工现场进行空间耦合，并通过激光定位系统对机器人进行路径规划和导航。

③模块化设计，通过更换机械臂末端的智能建造工具，能轻松实现机器人建筑工种以及场景的切换。

④图形化交互系统，工人无需掌握机器人编程语言便可对机器人进行控制。通过数字化施工方法使阅读图纸变得更为简单，避免误操作，保证了施工的效率和准确性。

定制化建筑构件加工产线机器人

①基于通用设计软件和建筑产品信息模型的智能化工业机器人仿真平台，轻松实现定制化建筑产品的智能生产。

②提供丰富的建造工艺算法库，实现多种建筑材料（钢材、木材、玻璃、塑料等）的复杂性生产、加工及组装。

③基于视觉传感的机器人路径实时动态修正技术，提高制造的智能性和准确性。

④工厂快速部署，机器人现场调试周期最小化；零编程，低学习成本。

智能机器人技术难点在于：仅适用于平坦地形，复杂地形适应能力弱，对不同地貌环境的自动识别能力差（地形地貌机器学习能力不是很强）。能够自动适应不同地形地貌的环境感知及智能控制方法仍需进一步研究和探索。就建筑机器人而言，对各种建筑空间下不同作业环境的自适应能力较差，不能根据作业环境自动调整结构和算法。

固建机器人正在领导钢结构领域的机器人革命，实现高度自动化的建筑钢结构生产。固建机器人为钢结构行业定制了一套工业化生产体系，特别适合大规模，小批量，个性化的建筑钢结构生产和制造。同时为钢结构制造商提供实现自动化转型的设备和技术,为不同厚度和截面的钢结构提供整线设计方案。