□记者 张玉明
所谓建筑机器人，指在人工智能系统控制下，能自动进行一系列复杂动作、能够在建筑行业各种复杂的环境代替人工作的机器。在国外发达国家，因劳动力短缺、人工成本高，故建筑机器人研究起步较早。在我国，建筑行业目前仍属劳动密集型产业，机器人的渗透率很低。建筑机器人的推广，将能够降低用工成本、降低安全风险、提高工程质量、缩短施工工期、提高生产效率。中国建筑业在追求高质量发展和转型过程中，建筑机器人的研发，使命在身、意义重大。随着建筑机器人应用越来越广，建筑机器人行业的发展将迎来新的风口。
在我国建筑机器人研发领域，复旦大学信息学院电子工程系机器人与自主无人系统实验室已研究多年，正有序开展建筑机器人的系统性的研发，并取得丰硕成果。日前，记者就我国建筑机器人研发的背景、现状、痛点、趋势等，独家采访了复旦大学信息学院电子工程系机器人与自主无人系统实验室负责人商慧亮博士。以下为采访辑要。
记者：复旦大学信息学院电子工程系机器人与自主无人系统实验室专业致力于研发建筑机器人始于何时？是基于怎样的行业背景？中国建筑机器人行业现状如何？
商博士：“十三五”期间，我们开始关注、研发建筑机器人。早些年，我国对建筑机器人方面的研究较少，主要集中在高层建筑外墙清洗和建筑施工自动化安装方面，如江西理工大学研发的高楼幕墙清洗机器人、863项目下的室内板材安装机器人等。近几年，我国房企、 人工智能公司、政府、高校等多机构逐渐加大投入人财物，对建筑机器人进行了探索性研究和布局。除此之外， 目前国内上市企业在建筑机器人行业实质性进展还是较为缓慢，大多停留在转型升级的战略规划层面，或者小范围测试阶段。 比如，碧桂园在自己的建筑工地测试使用自研的一系列建筑机器人。
中国是建筑大国，拥有世界上最大的建筑市场，作为传统产业的典型代表，2021年，建筑行业总产值达到 29.3万亿元，同比增长9.9%。建筑业信息化和智能化程度较低， 目前“危、繁、脏、重”特点突出，与时代发展进步已不相适应，急需对行业进行创新改造。另一个突出问题在于劳动力短缺。据国家统计局发布的数据显示，2014年中国建筑工人数量达到6109万顶峰，之后以平均每年超过100万人的数量在减少， 到2021年底下降到5164万人，7年减少了近1000万。这个趋势是不可逆的，而且还会加速。因为建筑工人的老龄化将越来越严重。随着社会老龄化趋势加速，青壮年劳动力的供给呈现日益紧缺。
近年来，中国在建筑机器人研发领域开始发力。截至2022年3月，我国建筑机器人相关技术专利有效申请 3400多项，获得授权的有1800多项，但大部分技术专利还在研发阶段，并未在市场上规模化应用。主要涉及 的建筑机器人类型有：建筑墙面砂浆刮平机器人、建筑施工搬运机器人、建筑外墙清洁机器人、建筑检测机 器人、粉刷机器人、建筑垃圾回收机器人等。
记者：复旦涉足建筑机器人研发领域有何优势？
商博士：复旦核心优势首先在于其核心技术领先。依托复旦大学雄厚的科研实力及条件，团队拥有国际领先的机器视觉、3D感知、自主导航、多机协作、工业智联网等前沿技术， 致力于赋予机器人全自主感知、移动与操作的能力 ，结合建筑BIM数据自动识别建筑模型 ，快速生成机器人加工路径 ，支持多样化的建筑材料与建造工艺 ，满足大规模定制化生产。复旦大学信息科学与工程学院机器人与自主无人系统实验室拥有建筑机器人的控制系统、智能算法与人机交互的核心技术 ，致力于引领和应对人工智能和机器人时代全球建筑业的技术变革。其二，我们所研发系列建筑机器人应用场景广泛。将3D视觉感知，自主导航、SLAM，云端机器人系统技术应用于智能建造领域 ，创造出施工质量检测机器人、钻孔机器人、 楼层清洁机器人、室内墙面喷涂机器人、定制化建筑构件加工产线机器人等。以解决富有挑战性的行业难题，为智能建造领域提供无人化、智能化解决方案 ，达到降本增效、重塑生产方式的目标。其三，可复制的业务模式。经过十多年的积累，我们已经完成了复合场景建造单元和多种类的定制化建筑构件建造单元，可快速落地，标准化部署，可快速复制到智能建造领域，迅速抢占市场。
记者：目前国内建筑机器人研发有何痛点？
商博士：目前有四大行业痛点：其一，四大核心零部件依赖进口。国企业虽已开始研发建筑机器人，但机器人的核心零部件 （控制器、伺服电机、减速器和传感器） 依赖进口，成为制约建筑机器人行业发展的重 要因素。控制器、伺服电机、减速器和传感器占机 器人本体制造成本超60%，而中国机器人的控制器和 伺服器的进口比例约为80%，减速器进口比例约为 75%，中高端传感器进口比例约为90%。零部件高度 依赖进口导致建筑机器人的研发和生产成本高，行业的未来发展与市场竞争力提升受限。其二，人工智能技术有待提高。在非结构化的施工环境中，机器人的移动性 涉及复杂的自主定位与导航能力，除了需要高性能 的传感器、机器人视觉系统、控制系统、处理单元 等硬件之外，还需要高可靠性的人工智能算法。虽然近年来中国人工智能技术不断取得突破，但在数字化程度较低的建筑应用场景由于缺乏数据支撑和 高可靠性的学习模型，导致建筑机器人的智能化发展面临较大挑战。其三，“建筑+机器人”复合型专业人才紧缺。中国建筑机器人行业研发起步晚，长期缺乏基础技 术研究的积累和专业人才的培养，导致行业技术水 平无法在短期内迅速提升，成为行业发展的掣肘。 建筑机器人行业涉及机器人、建筑、人工智能等多 个领域，行业的发展需要大量复合型专业人才。然 而，目前大部分建筑从业人员对机器人领域相关知 识了解有限，且多数研发、制造机器人的工程师不 了解建筑业需求，“建筑+机器人”领域的复合人才 稀缺导致中国建筑机器人行业产品研发速度慢，产品功能性单一。其四，建筑行业仍呈劳动密集型，机器人渗透率很低。重复性简单劳动、用人成本高、生产效率低、招工难、建筑行业环境复杂多变、不确定因素高。
记者：请扼要介绍您主持的实验室的概况，及团队主要成员情况。
商博士：我们是复旦大学信息科学与工程学院电子工程系机器人与自主无人系统实验室。实验室由陈雄教授，商慧亮副教授牵头，主要研究方向围绕机器人与自主无人系统开展，涵盖3D视觉感知，自主导航 、SLAM，云端机器人系统，机器人抓取与灵巧操作，工业视觉检测分析，深度强化学习 、模仿学习、智能工业机器人 、特种机器人等 。课题组在机器视觉 、无人驾驶系统 、 定位导航 、智能感知 、机器人控制等 方面有丰富的经验和丰硕的成果 。课题组与加拿大多伦多大学 、日本东京大学 、新加坡南洋理工大学 、帝国理工学院等相关研究课题组长期密切合作 。实验室配备有多种自主机器人研发平台 、传感器 、计算工作站 、测试系统，可为相关研究提供充足的保障和支撑 。
实验室先后承担或参与国家 、省部级及产学研课题80余项 。在国内外核心期刊发表论文120余篇，申报发明专 利30余项，已获得授权20余项。
我们有一个具国际水平的优秀团队。其主要成员有：
商慧亮，实验室负责人，复旦大学博士、副教授、复旦大学智慧校园人工智能与融合感知技术校企联合研究中心主任。20年跨界（学术及工业） 发展经历，从事自动化、机器人、机器视觉、智能系统等方向研究及产业合作 ，对行业有 深刻的理解，擅长智能系统及自动化系统的整体设计、实施，具有丰富的产学研合作、创新产品研发及科研成果转化经验。
李睿蛟，实验室技术骨干，复旦大学机器人专业博士，英国埃塞克斯大学机器人学术硕士和利物浦大学人工智能专业本科，工信部人工智能产业联盟委员。长期从事人工智能与自主机器人领域工作研究，对国际上机器人相关前沿产品的技术、产品现状及发展趋势有深刻的了解；专注于机器人的智能感知、自主定位导航与多机器人协同控制 ，有着深厚的技术积累； 在机器人导航与控制、智能感知与智能无人系统等领域有着深厚的开发经验，在国际著名会议与期刊发布多篇论文。曾履职于中科院计算所，日本国立情报学研究所。参与并负责欧盟研究项目资助的智能生活辅助养老研究课题项目。云机器人领域研究的先行者，维基百科云机器人作者。曾参与创业项目，设计研发多款机器人产品并推向市场，对机器人产业，研发与产品化，供应链和生产，产学研合作等有丰富的经验。
胡豁生，英国牛津大学工学博士 ，英国Essex大学终身教授，博士生导师，国际知名的智能机器人专家，系李睿蛟的导师。1987年留学英国，在牛津大学获博士学位，并在牛津大学机器人研究组工作9年。现任英国埃塞克斯大学计算机与电子工程系教授，英国最早、规模最大机器人实验室学科带头人。长期从事机器人技术、定位技术与信息融合技术的研究工作，已在国际期刊杂志和国际会议论文集上发表450多篇论文，先后承担各种科研课题30余项。研究领域包括自主移动机器人，人机交互，进化机器人学，多机器人协同，嵌入式系统，传感器集成，RoboCup，智能控制等。在国际学术界有广泛的联系和较高知名度。
古林，人工智能专家，日本理化学研究所人工智能研究中心研究员、东京大学特别研究员，从事计算机视觉以及医学图像软硬件相关研究。在CVPR, ICCV, ECCV, AAAI, MICCAI等顶级会议发表论文20余篇。相机相关专利已经被索尼等公司使用。目前主持多项日本政府斥资研究项目。
郑玉祥，光学系统科学家，复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系教授，博士生导师，光学专家。从事薄膜材料光学性质和光谱技术研究，主持和参与20多项国家及地方科研项目。 已发表SCI论文170多篇 ， 已获授 权专利20多项。
张祥朝，光学系统专家，复旦大学光科学与工程系副研究员。2005年毕业于中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，2009年6月在英国Huddersfield大学精密技术中心获得博士学位 ，毕业后留任该大学研究学者（RF)，2011年12月进入复旦大学工作。其研究方向主要为智能光学测量技术、表面计量学以及计算成像技术。在自由曲面的形貌评定、数字全息干涉技术、复杂表面形貌的多尺度分析、超分辨计算成像等方面获一系列重要成果，2016年获教育部科技进步二等奖。目前主持承担国家自然科学基金、国家重点研发计划、科技部重点专项、博士点基金、上海市自然科学基金等多项科研课题。
王晓玲，科学顾问，华东师范大学软件学院副院长、教授、博士生导师，教育部新世纪人才计划获得者、上海市教育部科技创新计划获得者。 作为项目负责人先后承担过三项NSFC资助的课题 ，主持或参与了多项863计划课题、国家自然科学基金重点项目、 973计划课题、上海市教育部科技创新项目等。2007年获教育部自然科学二等奖、2005年Web 服务检索系统获得国际比赛第一名。
记者：国内建筑机器人行业发展趋势如何？
商博士：随着我国建筑业稳步发展 ，人口红利逐渐走低导致的劳动力数量锐减和人力成本高涨等行业痛点日益加剧 ，利用人工智能等高 新技术促进建筑行业革新转型已经成为必然趋势。当前中国建筑建造机器人市场空间庞大，是国民经济支柱产业，也是产业数字化发展的重要领域。据统计，中国建筑信息化投入在建筑业总产值中的占比仅为0.08%，而欧美发达国家为1%，有非常大提升空间。未来 建筑机器人应用规模将进入快速增长期。2021中国就有316个机器人项目获得融资 ，总金额超330.5亿元，平均每笔融资超过1亿元。毫无疑问，机器人已经成为一个极具前景的赛道。预测2022-2026年，行业整体复合增长率稳定在22%左右 ，预计到2025年中国机器人行业市场规模将达402.5亿美元。时势呼唤建筑机器人。
