以工厂为基地的建筑自动化可能被视为来自制造业的技术转移(某些情况例外),在这种情况下,自动化工具被设计用来生产建筑元素而不是产品。然而,现场的建筑自动化带来了不同的挑战和机遇。开发和采用设备并不全是直接的技术转移,而是需要新的设备和流程(对于研究机构、新的商业活动和初创企业来说有着巨大的探索空间)。为现场操作而制造的建筑自动化机械必须方便携带,应该能很容易地运送到作业现场,然后进行安装和使用,完工拆卸后,进入下一个工作。在某些情况下,现有的设备(例如重型土方机械)已经得到改造,并且在生产新设备时,越来越多地着眼于未来的自动化或半自动化生产。
一些早期的现场自动化示例导致了建筑系统专门与这些自动化建筑系统一起工作,在许多情况下降低了建筑物的独特性。如今,自动化建筑的复兴不仅支持单元部件之间的不同变化,而且还使用了标准化元素。例如,放置混凝土钢筋的自动化设备消除了工地上的重复劳动并允许在钢筋布置中实现基于性能的可变性,而不会产生额外成本;而且通过将物料精确地放置到需要的位置,也可以减少了浪费。
总部位于波士顿的初创企业NeXtera机器人生产现场施工自动化系统,例如,称为Oliver的施工现场扫描和布局机器人。某些现场施工自动化机器也可以应用于场外的预加工,例如NeXtera正在开发的干墙安装机器人,但在现场应用这些机器可以节省建筑商的运输成本。
其他公司也在关注布局方面的挑战,这是一项需要精确度的繁琐工作。例如,Dusty Robotics公司采用了移动式机器人平台,该平台从数字模型中提取建筑数据,并将这些数据传输到建筑工地,准确地说,就是根据指令直接在建筑物的地板上进行打印,不仅节省了时间和人力,也提高了准确性。
施工建设中的机器人技术机器人,特别是工业机器臂和移动式机器人平台,在建筑自动化领域发挥着重要的作用。有人可能会设想未来建筑专用机器人的出现,其实,为制造业打造的机器人已经在建筑领域得到应用。ULC技术等公司开发定制解决方案,并将工业机器人集成到适合建筑工地的工作单元中。例如,它的道路工程和挖掘系统可以对道路下的基础设施进行自动化和外科手术般的精确维修,同时最大限度地减少现场干扰。协作机器人是一种具有不同程度自主权的机器人,可以与人一起工作。协作机器人通常包括具有双重冗余保护的安全标准,这样它们就不会造成人员伤害。正在施工的工地经常会遇到不确定和不断变化的环境,专门为施工建设而设计制造的机器人可为这种环境下的建筑工程进行导航。
现场人机协作的一个例子是建筑机器人公司(CR)的SAM100砌砖机器人(亦被称为“半自动泥瓦匠”)。这种机器人系统在建筑工人的协助下运行,以便让它的工作更快、更省力、更少重复性。在与SAM100的协作中,人类泥瓦匠的职责是对场地进行设置并对工程进行最终的墙体质量评估,而机器人的任务则是分配和放置每块砖头。
自主的施工设备就像自动驾驶汽车进入街道一样,半自动化和全自动化的施工设备也在进入建筑工地。初期的模型已经在试验中,专家们预测,建筑用的自动驾驶车辆最终将得到普及。农业和矿业等行业长期以来受益于设备的自动化和远程控制,这类机器被越来越多地用在建筑领域。与其他形式的自动化一样,这种设备具有增强安全性、提高产量和效率的潜在优势。
自动化施工设备将自动化范围扩展到建筑物的各个零件和组件之外,使行业有机会考虑将工地视为现场的一座工厂。旧金山的Built Robotics(建造机器人)公司与建筑工程公司Black & Veatch合作,利用其自动履带装载机、推土机和挖掘机探索自动挖沟系统,以加速对再生能源系统内公用设施的大规模建设。Black & Veatch还与本田合作,在一个太阳能建筑工地测试一辆自动作业车。
像卡特彼勒这样的重型设备行业领导者,正在研究如何将目前的半自动驾驶建筑车辆建成完全自动驾驶的车辆。例如,卡特彼勒的遥控D11T推土机配备了车载摄像头,工人可以使用摄像头从几十米甚至二三百米开外的拖车上操纵推土机。卡特彼勒与美国国家航空航天局、Bechtel、Brick & Mortar Ventures(砖块和砂浆风险投资公司)等单位合作举办了3D打印栖息地挑战赛,专注于现场3D打印建筑物,不过这次的建筑工地恰好是火星。
在澳大利亚,Rio Tinto(力拓集团)动用了一支由100多辆自动驾驶卡车和其他车辆组成的车队开展其铁矿开采业务。虽然这还算不上自动化在建筑领域的实际应用,但这个例子预示着它在建筑业的发展前景。力拓集团的无人驾驶车辆保障了远程操作员(约1610公里之外)的安全,同时最大限度地提高了精准度和效率。