当全球城市化进程以每年3%的速度推进，人类正面临着前所未有的居住挑战：联合国的数据显示，到2030年全球将新增20亿城市居民，而现有建筑方式显然无法满足需求。在加拿大温哥华，一栋普通住宅的建造成本在过去十年间急速飙升，而美国劳工统计局警告称，到2028年该国将面临58万名建筑工人的缺口。在这场关乎人类生存质量的危机中，AI驱动的机器人技术正掀起建筑产业的深层变革——就像工业革命用蒸汽机取代人力，这场静默的革命正用算法与钢铁重塑着住宅建造的未来图景。

AI 驱动的机器人技术改变住宅建筑

负担得起的可持续住房这一愿景面临两个重大障碍：飞涨的建筑成本和熟练劳动力的短缺。这些问题使得以快速和合理的价格建造足够的房屋比以往任何时候都更困难。

展开剩余84%

Promise Robotics紧凑型工业系统为组件预制提供智能、灵活和紧凑的工业机器人系统。

Promise Robotics是一家加拿大初创公司，通过使建筑商能够利用 AI 和自动化的力量来重塑预制。该公司正在为建筑业带来最智能、最灵活、最紧凑的工业机器人系统，该系统由基于云的专有软件平台提供支持，该平台管理从规划到工厂车间运营、调度和物流的整个生产生命周期。

该平台引入了住宅建筑工厂即服务的概念，使客户能够获得专业知识和先进技术来简化建筑流程。通过这一概念，与传统方法相比，住宅建筑商有望将房屋的现场组装大幅减少多达 70%。例如，一栋单户住宅可以在大约五个小时内组装完，一栋 64 个单元的三层公寓楼可以在两周内组装完。

自动化在建筑行业并不常见，该行业仍然是劳动密集型行业，Promise Robotics 的目标是构建基础技术，一个具有切实投资回报且没有广泛采用限制的自动化系统。”

应对艰巨挑战

开发创新的建筑系统带来了挑战。这些系统需要一种微妙的平衡 — 在实现精度和速度的同时，仍然能够适应现实世界施工方法和建筑规范的复杂性。

一个主要障碍是需要一个强大、高性能的控制系统。具体来说，实时处理对于精确的机器人运动和反馈控制至关重要。传统建筑在很大程度上依赖于人类判断和专业知识，即使在今天，最有经验的工人正在迅速退休。然而，机器人系统并不是现成的替代品；它们需要持续的反馈和精确的控制，以确保准确执行。

Promise Robotics 学到的重要经验之一是如何使用感知来处理生产过程中可能发生的材料变化，必须向机器人提供反馈，并适应可能破坏流程的独特场景。这是一个持续的学习曲线 — Promise Robotics 通过测试和构建不同的结构、形状并处理意外情况来改进他们的系统。

另一个关键挑战是确保紧凑的集成设计。最大限度地减少布线和复杂性对于在空间有限的动态施工环境中快速部署至关重要。

房屋建筑商可以期望在短短五个小时内完成房屋的组装——从地基到屋顶

奠定坚实的自动化基础

为了应对这些挑战，Promise Robotics 利用了Beckhoff（德国Beckhoff自动化有限公司）的几款产品，包括 TwinCAT 3 自动化软件，以及高速 EtherCAT 工业以太网系统，用于控制器、驱动器和 I/O 之间的数据传输。

TwinCAT 为所有自动化功能提供了一个端到端的开发和 Runtime 平台，从设备控制逻辑和运动控制到安全和 HMI。TwinCAT 开发环境使乔鼎公司的工程师能够利用各种编程语言，包括结构化文本、梯形逻辑和 C++ 来快速构建健壮的应用程序。

EtherCAT 可以以最小的延迟处理实时通信，这是精确机器人控制的关键要求。其高速性能无缝集成了运动控制、安全功能和其他机器组件，使乔鼎机器人的建筑系统能够在动态环境中平稳运行。

CX2043 嵌入式 PC （IPC） 采用四核 AMD Ryzen V1807B CPU，时钟速度为 3.35 GHz，是乔鼎电子控制系统的主干，管理整个自动化构建过程，并允许与所有Beckhoff I/O 组件无缝集成。CX2043 与 TwinCAT 自动化软件配合使用，成为高性能 PLC 和运动控制系统，支持 32 位和 64 位模式，并提供 Promise Robotics 自动化系统所需的精确、确定性处理和较短的周期时间。

CP3924 多点触控控制面板采用 CP-Link 4，作为作员控制机器人系统的主界面。该触摸屏界面提供直观的控制和监控功能，使作员能够轻松与自动化系统交互和管理自动化系统。

超越机柜的构建

使用Beckhoff的 AMI8122 伺服驱动器实现对机械臂和执行器的精确控制，该驱动器将伺服电机、输出级和现场总线连接结合在一个节省空间的设计中。Promise Robotics 利用紧凑的 AMI8122 伺服驱动器构建了一个与 KUKA 机器人配对的定制末端执行器，以实现构建不同结构、形状和尺寸所需的精确对准。

AMI8122 是Beckhoff分布式驱动解决方案的一部分，它将驱动技术从控制柜中引入，直接安装在机器上。这种设计减小了控制柜的尺寸、整体机器占地面积和电缆长度，使其成为动态建筑环境的理想选择。

CP3924 多点触控控制面板用作作员控制机器人系统的主界面

未来的蓝图

通过标准化控制系统并依靠灵活、开放的现场总线，Promise Robotics 加快了研发周期并缩短了调试时间。

在单个现场总线上实现标准化意味着Promise Robotics 的开发团队可以学习一个系统并变得非常熟练，它使开发团队能够保持所有控制系统的协调性和通用性，从而缩短部署时间和上市时间。

通过遵守 EtherCAT 等开放标准并使用可扩展的控制平台，Promise Robotics 正在构建一个灵活的系统，以确保与新兴技术的兼容性。这种标准化方法简化了维护工作，确保所有机器的一致运行，并允许无缝集成新的创新技术，从而减少停机时间。此外，这种面向未来的架构使Promise Robotics 机器人能够随着时间的推移而适应，为扩展奠定基础。

目前，Promise Robotics 专注于木框架建筑，这约占美国和加拿大住宅建筑的 80%。但从本质上讲，Promise Robotics 正在为机器人装配的构建任务构建最大的 AI 库，该库可以扩展到各种建筑装配。

自动化没有在价值数万亿美元的建筑行业中扩展是有原因的。虽然已经有一些成功的自定义实现，但可扩展性和快速部署相当有限。Promise Robotics 的目标是在非定制工厂中非常快速地部署这些系统，在那里客户可以接管仓库，打开灯，并开始展开工作。

虽然挑战仍然存在，但Promise Robotics 对未来建筑仍抱有乐观态度。

在过去的 50 年里，其他行业已经成功地在制造过程中部署了自动化和机器人技术，建筑行业现在需要非常迅速地在紧迫的时间内完成同样的工作。这场创新变革的终极目标，是让住宅建造如半导体制造般精密可控，而不仅仅是像搭积木一样盖房子。

发布于：北京市