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【新浪房产】从国内顶级研究所迈向工地,这位中科院博士为何选择建筑机器人

2021.05.21

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中科院博士来盖房子啦?

三年前,中科院博士谢军绝对想不到他会来广东盖房子。那时候他正坐在中科院长春光机所的办公室里,苦苦思考一个军用光学设备的结构该如何设计。

虽然在普通大众间声名不彰,但位于吉林省长春市的长春光机所可大不简单,它是中科院下属最大的研究所,也是国内最顶级的光学研究机构,仅院士就有三位。对很多科研人员来说,这里是一个再理想不过的栖息之地了。

谢军当然也不例外。从攻读博士时,他就来到了长春,在这个园区里,他研发过“精密仪器之王”光刻机,参与了航天器所搭载的空间镜头的研究工作,还开发了能从地面看到太空的大口径望远镜。

这种层级的科研工作当然不轻松,晚上八九点下班是家常便饭,但谢军倒不觉得辛苦,“因为当时做的那些事情还是挺有成就感的,毕竟做的是‘国之利器’,我自己也觉得这些研究比较有意思。”

因为这样优越的环境,当谢军的父母听到他要辞去这份工作南下广东时,两人对儿子的选择十分不解,极力劝阻他不要这样做。“这个好好的铁饭碗被你砸了,别人想进国家事业单位都进不了。”

长辈的反对看上去十分合理。但谢军此时已下定了决心,在他脑海中,一个发展前景极为广阔,而且能让他充分施展才华的地方正在珠三角等待着他,那就是建筑工地。

2018年中旬,谢军接到了一个来自广东佛山的电话,对方自称是碧桂园集团的人力资源部门,他们告诉谢军,碧桂园集团正在筹划一家新的机器人公司,要做有关建筑行业的机器人,以此想要解决国内建筑领域比较落后的局面。

碧桂园总部大楼

谢军一听就觉得这不会是诈骗电话吧?赶紧上网查了查,发现还真有这么回事。简单面试之后,对方邀请他来公司看一看。谢军的好奇心被勾了起来,就去了。到了碧桂园的总部,他一眼就看到了“希望社会因我们的存在而变得更加美好”这条标语,当下就受到了触动,“你能感觉到这家公司的愿景是好的。”

细聊之后,谢军发现“建筑”与“机器人”这两个看起来风马牛不相及的领域背后其实蕴藏着很大的机会。“因为我也上网查了些资料,发现全世界都没有大规模应用的建筑机器人”谢军说,“而在工业领域,我们已经朝工业4.0的方向在进发,到了一个自动化程度很高的阶段。相比之下,建筑行业在这方面还非常落后。”

谢军分享自己对 于 建筑机器人行业的看法

在了解到建筑机器人的“不算发达”后,谢军并未生出退意,反而意识到这里面可能蕴含着无限可能。“这就像买股票一样,它现在处于一个比较低的点,而未来有很大的可能性到达一个高点”,谢军后来回忆说,“如果我们能做出些成绩,一方面能够改变中国这么广大的建筑体系,另一方面也能改善那么多建筑工人的生活,这对我们这些做科研的人来说太有诱惑力了。”

在墙上走直线的机器人

初至广东,谢军就去工地上看工人们是怎么盖房子的。在那之前,谢军从未接触过建筑行业,对这个行业的认知就是“这个事情很累,这个领域吸引了很多人进入,这个市场很大”,完全不知道盖一栋房子需要哪些步骤。

但第一次到工地上,谢军就受到了打击。五六月份的广东潮湿炎热,工地上更像是一个大火炉。到了现场,谢军才发现自己有些想当然了。“因为我们想象中觉得建筑工地会是比较标准化的,比如说建筑材料都码得整整齐齐的,环境应该是相对干净整洁的。”

如同自动化程度的相对落后,当下国内大部分建筑工地的环境远不像大型工业园区那样令人舒适。走在工地上,谢军发现人在这个过程中都要小心翼翼地闪转腾挪,以避开工地上的各种施工材料。这让他一下就找到了重点:把让机器人能够适应工地环境作为一个非常重要的点去考虑。

智能随动式布料机在作业

前期的准备工作做完后,谢军被安排了他的第一个任务,去研发一款墙纸铺贴机器人。作为当时建筑行业的新趋势,墙板体系一改之前层层垒砖的传统做法,相当于用工厂里已浇铸好的预制墙板去“拼”成一栋房子,而墙纸铺贴机器人就是在这个体系下去服务。

“因为这个工序即使是人工在做的时候也是比较难的,操作不好就会出褶皱。”谢军告诉我们。传统模式下,这道工序需要两个人配合,一人站在地上把胶涂到墙纸上,另一人站在梯子上,把涂好胶的墙纸从上往下一点点贴到墙上。因为一条墙纸通常是60厘米到一米宽,所以一面墙需要贴好几条才能贴满。而为了不在中间留下缝隙,工人们通常会让两条墙纸重叠一点,再用刀把多余的部分切掉。这还没完,全部贴上墙纸后,还得像手机贴膜一样,用刮板把墙纸上的气泡挂出去。一面墙如此贴完后,半天时间就过去了。

要让机器人完成这一套动作,难点在如何让它“不跑偏”。贴过长胶带的人肯定都知道,想让一条很长的胶带从头到尾不偏不倚是不容易的一件事,前面稍微歪一点,贴到后面就会偏出很远,这也是所谓的“差之毫厘,谬以千里”。

“这个问题当时困扰我们很久。”谢军说。在传统机械领域思考良久,好像始终踟蹰不前。为了找到解决方案,谢军和他的同事们灵机一动,开始从不同的角度思考这个问题,比如去生产墙纸的工厂请教经验,甚至还去了生产布匹的企业考察。这些理工科博士们发现,原来这些“传统行业”在长期的生产过程中早就遇到了这个问题,并且在很久之前就想到了纠偏方式,这帮了谢军的大忙。把他人之长技拿回来后,谢军和他的同事把技术做了转化,成功运用到了自己的机器人上。

记者问谢军,从那之后你们的机器人就再也不会跑偏了吗?

“一点也不偏了。”

博智林智能制造工厂

工科博士的新挑战

墙纸铺贴机器人之后,谢军沿着“墙”的方向,又转向了对挂网填浆机器人和砌筑抹灰机器人的研发工作。以砌墙为例,传统的方式是工人们手工在砖头上抹上砂浆一块块垒起来;但他们现在只需在合适的地方把砖头堆整齐,机器人就可以自己去抓起砖,然后把土砂浆涂上去,再一块块砌到墙上。砌好的墙在垂直方向上偏差不超过5毫米,平整方面偏差也不超过5毫米,这对长达几千年的人类建筑史都是冲击和颠覆。

这个过程中当然也遇到了不少困难和挑战。“其实我们突破了不少的关键技术,比如说前端的精确定位技术”,谢军感慨道,“我们之前一直搞不定这一块,就是怎么让机器人能够在几毫米的精确尺度下砌砖。”后来经过了将近一年的反复试验和测试,他们在机器人身上装了多重感应器,比如有视觉感应器,有激光测距,把这几十个传感器融合在一起去做定位的判断,才实现了一个高精度的定位。

一批地面抹平机器人即将下线

通过这一年多的努力,从砌砖、涂浆到挂网,一面墙的从无到有都可以由他所创造的机器人来完成。“我现在肯定是把建筑机器人当作一个事业去做的”,在谢军的心中,这个领域还有太多太多值得他探索和努力的空间,“因为从某种意义上讲,我越来越觉得它是可以改变世界的一个东西。”他解释说,就拿工业领域作比较,工厂里的生产线开始时也全部是人,去做生产,后面才开始加入一些设备,比如蒸汽机;直到现在的工业4.0,才有了所谓的自动化与智能化的体系,而这正是建筑行业未来要做的事。

挫折和打击也是有的。

给谢军留下最深刻印象的是那代号“001”的铝膜板安装项目,在建筑领域,这其实是对人员消耗非常大的一个环节,需要工人们扛着模版把它们拼在一起,所以谢军和他的同事都想解决这个问题。然而在施工环境中,复杂的施工地面让这款机器人几乎没办法在其中行走,项目只好被迫暂停。

但沮丧时,更好的选择是反思过后的继续成长。去年,谢军被提拔为整个项目组的负责人,这对他又是另一个层面的挑战。技术之外,他需要更全面的能力。为此,他每天晚上回家就要自学其他领域的知识,几百页的建筑规范自不必提,更让他头疼的是产品规划管理方面的专业要求。“比如我今天用到了财务报表,我就要去看财务方面的东西,它的税务怎么计算之类的,因为自己已经是一个产品的负责人了,这个产品就要对市场负责。”

现在他们会在建筑机器人的技术方案规划时就充分考虑商业回报的因素,比如机器人的目标成本是多少,目标效率是多少,回本周期是多长。这些对于之前在科研机构里埋头研究的谢军来说都是全新的挑战。

智林科创大厦

他当然也会觉得焦虑,但谢军排解焦虑的方式比较特别,是晚上写日报。“每天晚上下班前,我会把我今天的主要工作写下来,在写的过程中,我就会总结反思,比如说今天哪个事情处理得不太得当,或者刚刚对上对下的这些沟通是不是得当。”

三年过去,谢军觉得还有很多的事等着他去做。“我们希望把这个事情做成,让它产生效益”,谢军说,“因为我们做这个事情其实还是有很多理想的因素在里面的,而它也是我实现自己梦想的途径。”

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