馬智亮，蔡詩(shī)瑤

(清華大學(xué)土木工程系，北京 100084)

0 引言

在建筑行業(yè)，自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)能協(xié)助或替代工人以更安全、更高效、更準(zhǔn)確的方式開(kāi)展作業(yè)，從而提高生產(chǎn)效率、解決勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題。20世紀(jì)70年代末，日本開(kāi)始研發(fā)建筑現(xiàn)場(chǎng)施工自動(dòng)化與機(jī)器人，80年代開(kāi)始應(yīng)用，同時(shí)國(guó)際上迅速跟進(jìn)，距今已超過(guò)40年。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口老齡化，建筑項(xiàng)目出現(xiàn)了“用工荒”的現(xiàn)象。從整體情況看，全國(guó)建筑工地工人年齡在40歲以上的占到總?cè)藬?shù)的50%以上，而年輕人不愿意加入建筑行業(yè)中來(lái)的現(xiàn)象也比較普遍，無(wú)論從解決建筑用工的角度，還是從建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的角度出發(fā)，發(fā)展建筑自動(dòng)化和機(jī)器人的需求顯得更加迫切，特別是針對(duì)高層建筑施工。

高層建筑具有體量大、功能復(fù)雜等特點(diǎn)，不僅在建造階段需要使用大量的勞動(dòng)力，在運(yùn)維階段也有同樣的需求。因此，在建造階段和運(yùn)維階段采用建筑自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)是必然的出路。

為了推進(jìn)高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人的應(yīng)用，有必要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人新技術(shù)。一方面，雖然經(jīng)過(guò)了40多年的發(fā)展，但是無(wú)論是在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人的應(yīng)用還很有限。另一方面，作為高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人支撐技術(shù)的信息通訊技術(shù)在這期間已經(jīng)有重大發(fā)展。為此，不僅有必要對(duì)過(guò)去40年高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，而且有必要明確新技術(shù)條件下高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展方向。

本文旨在總結(jié)過(guò)去40年高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人研究發(fā)展?fàn)顩r，并指出今后的優(yōu)先發(fā)展方向。為此，首先將基于文獻(xiàn)調(diào)研，系統(tǒng)地分析40年來(lái)高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)所取得的成果；接著，將基于廣泛的信息檢索，總結(jié)商業(yè)應(yīng)用的程度；然后，將分別基于問(wèn)卷調(diào)研、專(zhuān)家研討會(huì)和對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的梳理，闡述高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人今后的優(yōu)先發(fā)展方向。

1 技術(shù)研究工作和成果綜述

為總結(jié)40年來(lái)高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)所取得的成果，本文采用了數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和文獻(xiàn)計(jì)量法。所檢索的數(shù)據(jù)庫(kù)包括Scopus和ISARC(international symposium on automation and robotics in construction)會(huì)議論文集。經(jīng)試檢索，發(fā)現(xiàn)前者可以涵蓋主流數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science和Engineering Village。ISARC會(huì)議是自1984年以來(lái)唯一專(zhuān)門(mén)針對(duì)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人領(lǐng)域的會(huì)議，由于該會(huì)議早期的論文并未收錄在Scopus等主流數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此將其作為補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)。得到檢索結(jié)果后，通過(guò)人工篩選過(guò)濾，排除不相關(guān)領(lǐng)域(如生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域)的論文，最終獲得177條文獻(xiàn)記錄。包含的論文發(fā)表于1986—2019年，來(lái)源于63個(gè)不同的期刊或會(huì)議論文集。

文獻(xiàn)計(jì)量法是一種統(tǒng)計(jì)分析方法，其目的是通過(guò)對(duì)大規(guī)模文獻(xiàn)著錄數(shù)據(jù)的處理，快速識(shí)別和建立文獻(xiàn)概念之間的聯(lián)系，將科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)可視化[1]。這里選用VOSviewer作為文獻(xiàn)分析工具，將177篇論文的文獻(xiàn)著錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入VOSviewer中，生成關(guān)鍵詞聚類(lèi)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖1所示。其中的結(jié)點(diǎn)表示論文中包含的主要關(guān)鍵詞，結(jié)點(diǎn)半徑大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的相對(duì)頻度，圓點(diǎn)之間的距離反映關(guān)鍵詞之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱。根據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的理論可知，每一個(gè)聚類(lèi)代表一個(gè)研究方向，聚類(lèi)中的包含關(guān)鍵詞則提示了該方向的主題。所以，這些論文中包含了3個(gè)主要研究方向，即：鋼梁安裝、自動(dòng)化施工與運(yùn)輸、外墻作業(yè)。

圖1 關(guān)鍵詞聚類(lèi)網(wǎng)絡(luò)[2]

經(jīng)對(duì)3個(gè)主要研究方向所包含的論文摘要進(jìn)行細(xì)讀，得到每個(gè)研究方向包含的論文篇數(shù)。過(guò)去40年，高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)的研究成果集中在外墻作業(yè)(93篇，52.5%)、自動(dòng)化施工與運(yùn)輸(26篇，14.7%)和鋼梁安裝(15篇，8.5%)等3個(gè)方向上，如圖2所示。

圖2 主要研究方向論文分布[2]

關(guān)于外墻作業(yè)自動(dòng)化與機(jī)器人研究，由于論文數(shù)量較多，為了方便快速理解，本研究再次采用了文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，對(duì)該方向的論文進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類(lèi)分析，得到4個(gè)子聚類(lèi)，可以歸納為4個(gè)子研究方向，分別為爬壁、檢測(cè)、清潔、安裝。其中前者代表外墻作業(yè)通用的爬壁機(jī)器人，后三者表示分別用于檢測(cè)、清潔、安裝的機(jī)器人。

關(guān)于自動(dòng)化施工與運(yùn)輸，可以分為自動(dòng)化施工系統(tǒng)和自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)兩個(gè)方面，前一方面相關(guān)論文主要來(lái)自日本，德國(guó)、荷蘭、韓國(guó)等其他國(guó)家也有相關(guān)研究，典型的自動(dòng)化施工系統(tǒng)由4個(gè)部分組成，即：同步爬升結(jié)構(gòu)，用于物料的垂直升降和水平輸送的運(yùn)輸系統(tǒng)，信息控制系統(tǒng)，以及其他用于特定施工任務(wù)的集成子系統(tǒng)，如鋼結(jié)構(gòu)組裝、焊接、預(yù)制構(gòu)件安裝系統(tǒng)等。自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)的相關(guān)研究包括：集成在自動(dòng)化施工系統(tǒng)中的吊裝系統(tǒng)，建筑材料自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)，機(jī)器人塔式起重機(jī)系統(tǒng)，以及對(duì)施工升降電梯進(jìn)行了自動(dòng)化與機(jī)器人改造。

關(guān)于鋼梁安裝的研究論文1篇來(lái)自臺(tái)灣大學(xué)，主要成果為用于鋼梁的“機(jī)器人安裝系統(tǒng)”(robotic assembly system，RAS)，該系統(tǒng)能進(jìn)行鋼梁安裝過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)、對(duì)位、螺栓連接和安放4種自動(dòng)操作，從而自動(dòng)放置鋼梁就位，并進(jìn)行初步連接，減少了工人的高空作業(yè)；其余14篇來(lái)自同一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目名為“基于機(jī)器人的高層建筑施工自動(dòng)化”(robot-based construction automation for high-rise building，RCA)，由韓國(guó)大學(xué)和韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院共同主導(dǎo)，論文分別反映項(xiàng)目概念設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究、原型系統(tǒng)研發(fā)以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和驗(yàn)證3個(gè)階段。

通過(guò)閱讀原文，本研究分析了這些論文所反映的研究開(kāi)發(fā)的成熟度。將研究成果的成熟度劃分為以下4個(gè)階段：概念設(shè)計(jì)即仿真、實(shí)驗(yàn)室原型系統(tǒng)、工程試用、實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用，結(jié)果如圖3所示。其中，將屬于同一研究項(xiàng)目的論文成果合并，用一個(gè)圓表示，圓的面積與該項(xiàng)目的論文數(shù)量成正比。圓心的橫坐標(biāo)代表論文的發(fā)表年份，縱坐標(biāo)代表研究成果的成熟度。當(dāng)同一項(xiàng)目中包含多篇論文時(shí)，橫坐標(biāo)為其發(fā)表年份的平均值，縱坐標(biāo)為其最新成果的成熟度?？梢?jiàn)，絕大多數(shù)研究最終只發(fā)展到實(shí)驗(yàn)室原型系統(tǒng)和工程試用階段。尤其是近10年來(lái)，本次綜述涉及的論文中尚未有能達(dá)到實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用的成果。

圖3 研究成果成熟度分布[2]

2 產(chǎn)品類(lèi)別和典型產(chǎn)品綜述

為了把握建筑自動(dòng)化與機(jī)器人典型產(chǎn)品案例，本研究通過(guò)以下數(shù)據(jù)源進(jìn)行了檢索：產(chǎn)品目錄類(lèi)文獻(xiàn)、網(wǎng)頁(yè)、行業(yè)報(bào)告，檢索范圍不限于高層建筑，共獲得提供建筑自動(dòng)化與機(jī)器人產(chǎn)品的企業(yè)105家，如表1所示。值得注意的是，有的施工企業(yè)也已提供建筑自動(dòng)化和機(jī)器人產(chǎn)品，但大部分是日本企業(yè)。此外，本研究還嘗試檢索了建筑自動(dòng)化與機(jī)器人相關(guān)的國(guó)際展覽，以及建筑自動(dòng)化與機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)協(xié)會(huì)的成員單位，但是在檢索后并未獲得有效數(shù)據(jù)。

表1 提供建筑自動(dòng)化與機(jī)器人產(chǎn)品企業(yè)類(lèi)別[3]

在上述企業(yè)中，提供高層建筑施工相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)有27家，主要包括3類(lèi)：工程機(jī)械企業(yè)(3家，占11.1%)、施工企業(yè)(12家，占44.4%)和建筑自動(dòng)化與機(jī)器人企業(yè)(12家，占44.4%)，如表2所示。

表2 高層建筑自動(dòng)化與機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品類(lèi)別及其生產(chǎn)企業(yè)[3]

值得補(bǔ)充的是，雖然沒(méi)有在上述文獻(xiàn)檢索中被找到，經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國(guó)的一些骨干施工企業(yè)近年也研究開(kāi)發(fā)了一些建筑自動(dòng)化與機(jī)器人產(chǎn)品，并在實(shí)際過(guò)程中成功應(yīng)用，涉及種類(lèi)包括：集成化施工平臺(tái)系統(tǒng)、焊接機(jī)器人、鋼結(jié)構(gòu)智能制造系統(tǒng)、大尺度3D打印機(jī)、旋轉(zhuǎn)施工電梯等[5]。

3 支撐技術(shù)和現(xiàn)實(shí)需求

為了把握建筑自動(dòng)化與機(jī)器人的發(fā)展需要，需要了解兩方面的情況，即支撐技術(shù)和現(xiàn)實(shí)需求。前者是建筑自動(dòng)化與機(jī)器人發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，也有助于認(rèn)識(shí)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人的發(fā)展規(guī)律，后者反映建筑自動(dòng)化與機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求。

針對(duì)支撐技術(shù)，本研究通過(guò)檢索Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析獲得支撐技術(shù)的情況。在檢索時(shí)不僅限于高層建筑，而是將范圍擴(kuò)大到了整個(gè)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人領(lǐng)域，這是由于二者所依賴(lài)的支撐技術(shù)是基本一致的。初步獲得檢索結(jié)果后，通過(guò)篩選排除無(wú)關(guān)領(lǐng)域的論文，最后獲得5 522條文獻(xiàn)記錄，其發(fā)表時(shí)間在1974—2019年。用文獻(xiàn)計(jì)量分析工具CiteSpace，將5 522篇論文的文獻(xiàn)著錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入其中進(jìn)行可視化處理。具體地，采用CiteSpace提供的文獻(xiàn)共引分析法(document co-citation analysis，DCA)進(jìn)行聚類(lèi)分析。一般來(lái)說(shuō)，論文中引用的參考文獻(xiàn)為論文提供了知識(shí)基礎(chǔ)。而支撐技術(shù)正是建筑自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的知識(shí)基礎(chǔ)之一，因此，有望使用DCA進(jìn)行支撐技術(shù)的識(shí)別。利用DCA方法生成的參考文獻(xiàn)共同引用網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。根據(jù)共引文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞，CiteSpace自動(dòng)識(shí)別出7個(gè)主要的共引聚類(lèi)。其中，有3個(gè)聚類(lèi)屬于具體技術(shù)，即計(jì)算機(jī)視覺(jué)(computer vision，#0)、無(wú)線射頻識(shí)別(radio frequency identification，RFID，#5)和增材制造(additive manufacturing，#6)；有2個(gè)聚類(lèi)屬于特定施工模式下的施工任務(wù)，即施工裝配(construction assemblies，#1)、非現(xiàn)場(chǎng)施工(off-site construction，#4)；其余2個(gè)為具有特定功能或特點(diǎn)的機(jī)器人系統(tǒng)，即自動(dòng)化系統(tǒng)(automated system，#2)和移動(dòng)系統(tǒng)(mobile system，#3)。

圖4 文獻(xiàn)共引聚類(lèi)網(wǎng)絡(luò)圖[6]

針對(duì)每一類(lèi)具體技術(shù)，可以列出對(duì)應(yīng)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。例如，針對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)，可以列出的技術(shù)術(shù)語(yǔ)包括：maintenance phases; deep learning; automated concrete delamination assessment; machine learning; SLAM-driven robotic mapping; predicting safety hazard; point cloud; robust control approach; teaching robot; facility operation。而針對(duì)每個(gè)術(shù)語(yǔ)，可以統(tǒng)計(jì)其被引用的歷史(見(jiàn)圖5)。

圖5 技術(shù)術(shù)語(yǔ)的引用歷史舉例[6]

可以看出，每個(gè)時(shí)期所使用的支撐技術(shù)有所不同。例如，增材建造、BIM等技術(shù)是2010年開(kāi)始才被應(yīng)用在建筑自動(dòng)化與機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)中。可以理解，新技術(shù)的應(yīng)用必將增強(qiáng)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人系統(tǒng)的能力，從而使建筑自動(dòng)化與機(jī)器人系統(tǒng)能被應(yīng)用于解決更加復(fù)雜的問(wèn)題。

針對(duì)現(xiàn)實(shí)需求，我們采用了針對(duì)專(zhuān)家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查的方法加以把握。改革開(kāi)放40年以來(lái)，我國(guó)建設(shè)了一大批高難度的超高層建筑，在世界范圍內(nèi)取得了巨大的成就。這些成就的取得離不開(kāi)我國(guó)先進(jìn)施工企業(yè)在工程技術(shù)方面的快速進(jìn)步和來(lái)自大量實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)積累。不少企業(yè)一直在探索各種先進(jìn)技術(shù)在施工中應(yīng)用的可能性，已有企業(yè)開(kāi)始在高層建筑施工中使用自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)，或?qū)Υ耸指信d趣。因此，本研究將來(lái)自我國(guó)高水平施工企業(yè)的高級(jí)工程師作為問(wèn)卷調(diào)查的對(duì)象，通過(guò)他們了解自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)在我國(guó)高層建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀、主要需求與影響因素。

設(shè)計(jì)的問(wèn)卷包括4個(gè)部分：答卷人個(gè)人信息，該部分包括答卷人工作年限、工作經(jīng)歷等；答卷人對(duì)高層建筑自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用情況和總體看法；需求評(píng)價(jià)，請(qǐng)答卷人對(duì)20項(xiàng)潛在需求的重要程度進(jìn)行評(píng)分(按1～5分打分，1分代表非常不需要，5分代表非常需要)；影響因素評(píng)價(jià)，請(qǐng)答卷人對(duì)21項(xiàng)潛在影響因素的重要程度進(jìn)行評(píng)分(按1～5分打分，1分代表非常不重要，5分代表非常重要)。

問(wèn)卷調(diào)查于2018年6月至8月進(jìn)行。在此期間，在中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的幫助下，本研究以郵件、短信的方式向這兩個(gè)組織的專(zhuān)家委員會(huì)成員發(fā)放網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷。作為我國(guó)建筑業(yè)最具影響力的協(xié)會(huì)和學(xué)會(huì)，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)先進(jìn)施工企業(yè)及其專(zhuān)家都是其會(huì)員，其專(zhuān)家委員會(huì)成員對(duì)行業(yè)技術(shù)均有深入、透徹的理解。在此期間，共發(fā)放問(wèn)卷795份，回收問(wèn)卷121份，其中有13份問(wèn)卷中答卷人表示對(duì)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人完全不了解，僅回答了個(gè)別問(wèn)題，因此將其剔除。最終得到有效問(wèn)卷108份，有效回復(fù)率為13.6%?？紤]到有效回復(fù)率較低，本研究進(jìn)一步聯(lián)系了未填寫(xiě)問(wèn)卷的專(zhuān)家，詢(xún)問(wèn)未填寫(xiě)的原因，除了少數(shù)專(zhuān)家由于退休、離職等個(gè)人原因，對(duì)建筑行業(yè)當(dāng)前的發(fā)展不關(guān)心或不了解外，大多數(shù)專(zhuān)家表示沒(méi)有了解和應(yīng)用過(guò)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人，因此無(wú)法判斷。答卷人從職位看88.9%為總工程師或副總工程師、總經(jīng)理或副總經(jīng)理，工作年限10年以上的占到81.4%。

限于篇幅，這里僅展示各潛在需求重要程度得分，如圖6所示。左側(cè)小提琴圖表示了需求重要程度得分的分布情況。其中，小提琴圖右側(cè)列出了得分平均值和排名，其中排名前10位的用粗體顯示。

圖6 各潛在需求重要程度得分分布情況[7]

4 技術(shù)優(yōu)先發(fā)展方向

在上述問(wèn)卷調(diào)查中，回答者雖然是技術(shù)專(zhuān)家，但不一定是建筑自動(dòng)化與機(jī)器人方面的專(zhuān)家，因此，給出的評(píng)估只能反映基于他們對(duì)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人認(rèn)識(shí)的實(shí)際過(guò)程應(yīng)用需求，技術(shù)上是否可行有待確認(rèn)。專(zhuān)門(mén)組織了高水平專(zhuān)家研討會(huì)，討論和分析行業(yè)優(yōu)先發(fā)展方向與關(guān)鍵挑戰(zhàn)，為該領(lǐng)域今后的研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供更明確的參考。

2018年11月在北京組織召開(kāi)了建筑自動(dòng)化與機(jī)器人國(guó)際專(zhuān)家研討會(huì)。國(guó)際國(guó)內(nèi)本領(lǐng)域最前沿、最具影響力的學(xué)者共13人應(yīng)邀參加了本次研討會(huì)，包括7位大學(xué)教授和6位產(chǎn)業(yè)界專(zhuān)家。受邀專(zhuān)家覆蓋該領(lǐng)域發(fā)展較為活躍的國(guó)家和地區(qū)，包括中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、加拿大、日本，其專(zhuān)業(yè)背景包括土木工程、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。研討會(huì)主要分為兩個(gè)階段，即特邀報(bào)告、專(zhuān)題討論，開(kāi)展情況如下。

首先，每位專(zhuān)家進(jìn)行30分鐘的特邀報(bào)告，介紹自己在建筑自動(dòng)化與機(jī)器人領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。此外，向?qū)＜医榻B了本研究前期問(wèn)卷調(diào)查的情況，為下一階段的討論提供參考。這一階段的主要目的是相互了解、明確會(huì)議目標(biāo)，為后續(xù)交流討論的順利開(kāi)展打下基礎(chǔ)。

然后，開(kāi)展專(zhuān)題討論。參與討論的專(zhuān)家共11人。為保證交流和討論的順利進(jìn)行，將11位專(zhuān)家按照其常用語(yǔ)言分為兩組，包括中文組(6名專(zhuān)家)和英文組(5名專(zhuān)家)。專(zhuān)題小組討論包括3個(gè)部分。第1部分時(shí)長(zhǎng)30min，每位專(zhuān)家綜合考慮施工實(shí)踐、經(jīng)濟(jì)可行性、自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)所提供的技術(shù)可行性等，各自列出高層建筑施工自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的3個(gè)優(yōu)先發(fā)展方向和3個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，可以參考但不限于問(wèn)卷調(diào)查中得到的主要需求和影響因素。第2部分時(shí)長(zhǎng)60min，每位專(zhuān)家介紹自己列出的內(nèi)容，并逐一解釋提出的理由，并在小組內(nèi)共同討論。第3部分時(shí)長(zhǎng)60min，每位專(zhuān)家對(duì)優(yōu)先發(fā)展方向和關(guān)鍵挑戰(zhàn)進(jìn)行投票(各3票)，然后統(tǒng)計(jì)投票結(jié)果，并形成每組前3名的優(yōu)先發(fā)展方向和關(guān)鍵挑戰(zhàn)列表。

限于篇幅，這里僅展示2個(gè)小組經(jīng)討論形成的優(yōu)先發(fā)展方向，分別如表3和表4所示。

表3 優(yōu)先發(fā)展方向(中文組)[2]

表4 優(yōu)先發(fā)展方向(英文組)[2]

可以發(fā)現(xiàn)，其結(jié)果與問(wèn)卷調(diào)查中確定的主要需求是比較一致的。其中，“預(yù)制構(gòu)件安裝”“高空作業(yè)的安全控制”和“施工設(shè)備的安全控制”在問(wèn)卷調(diào)查中排名前10；“施工質(zhì)量檢查”“鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)(安裝、涂裝、焊接等)”兩項(xiàng)則在調(diào)查中排名前10；僅有“外墻施工與維護(hù)”一項(xiàng)在問(wèn)卷中未進(jìn)入前10。

5 結(jié)語(yǔ)

新時(shí)期、新條件下發(fā)展建筑自動(dòng)化與機(jī)器人有必要借鑒過(guò)去，并形成對(duì)未來(lái)的謀劃。本文基于文獻(xiàn)調(diào)研，系統(tǒng)地分析40年來(lái)高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)所取得的成果，總結(jié)了商業(yè)應(yīng)用的程度；基于問(wèn)卷調(diào)研、專(zhuān)家研討會(huì)和對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的梳理，闡述了高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人今后的優(yōu)先發(fā)展方向。主要結(jié)論如下。

1)過(guò)去40年，高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)的研究成果集中在外墻作業(yè)(93篇，52.5%)、自動(dòng)化施工與運(yùn)輸(26篇，14.7%)和鋼梁安裝(15篇，8.5%)等3個(gè)方向，絕大多數(shù)研究最終只發(fā)展到實(shí)驗(yàn)室原型系統(tǒng)和工程試用階段。

2)BIM、增材制造等新興技術(shù)的應(yīng)用必將增強(qiáng)建筑自動(dòng)化與機(jī)器人系統(tǒng)的能力，從而使建筑自動(dòng)化與機(jī)器人系統(tǒng)能被應(yīng)用于解決更加復(fù)雜的問(wèn)題。

3)高層建筑自動(dòng)化和機(jī)器人今后的優(yōu)先發(fā)展方向包括：預(yù)制構(gòu)件安裝、外墻施工與維護(hù)、施工質(zhì)量檢查、高空作業(yè)的安全控制、施工設(shè)備的安全控制、鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)(安裝、涂裝、焊接等)。