未來的社會(huì)是人機(jī)合作的社會(huì)。建筑業(yè)的未來如何？孟浩告訴我們這是一棟智能建筑。機(jī)器人和建筑師的完美配合，計(jì)算能力和生產(chǎn)力的充分發(fā)揮，以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，讓這部古老的作品顯得精準(zhǔn)而優(yōu)雅。

演講者簡(jiǎn)介

孟浩

16年級(jí)建筑學(xué)博士生

浙江大學(xué)建筑機(jī)器人

人工智能實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人

大姐機(jī)器人創(chuàng)始合伙人

大家好，我是孟浩，大世界機(jī)器人的創(chuàng)始人。非常感謝同濟(jì)大學(xué)校友會(huì)的邀請(qǐng)，今天很榮幸能分享我的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。我在今天的主講人袁峰教授的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)。我2012年在他的建筑機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室工作，和他一起做建筑機(jī)器人的基礎(chǔ)研究。現(xiàn)在他的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成為世界級(jí)的建筑機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。我也很珍惜在袁老師實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)歷，讓我有了創(chuàng)業(yè)的勇氣和能力，把在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品服務(wù)行業(yè)。

人機(jī)共生的未來

2017年10月，在美國(guó)著名雜志《紐約客》(THE NEW YORKER)第一期封面上，畫家基庫(Kikuo)描述了未來這樣的場(chǎng)景。未來，人類將成為乞丐，各種形式的智能機(jī)器人，包括機(jī)器人寵物，將成為世界的主人，向人類施舍。在接下來的主題文章《黑暗工廠》中，布朗大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的智能機(jī)器人溫妮已經(jīng)能夠通過機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)和基于內(nèi)容的操作，包括識(shí)別花瓣的類型和細(xì)微地采摘它們。作者開始預(yù)言，未來智能機(jī)器人可以大大取代工廠里的工人，這些機(jī)器人可以在沒有光線的環(huán)境中24小時(shí)孜孜不倦、高效地工作。AlphaGo的驕人戰(zhàn)績(jī)也讓我們知道，機(jī)器的計(jì)算能力已經(jīng)超過了人類，未來可能會(huì)把人類遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。此外，歷史學(xué)家斯科特·桑坦斯(Scott Santens)在《未來社會(huì)》(Future Society)發(fā)表的一篇文章中提到，機(jī)器學(xué)習(xí)將給人類一個(gè)教訓(xùn)，工作是為機(jī)器人創(chuàng)造的，機(jī)器人更適合未來的工作。

事實(shí)上，我不太同意未來人類將被機(jī)器人取代的觀點(diǎn)。我相信人機(jī)協(xié)作的社會(huì)，但我非常同意斯科特·桑坦斯文章中的兩點(diǎn)。第一點(diǎn)，可以自動(dòng)化的工作最終會(huì)自動(dòng)化，作為人類，應(yīng)該從事更自由、更有想象力的工作；二是人與機(jī)器共存的和諧生活環(huán)境要求政府制定相關(guān)法律法規(guī)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行管理和約束。

機(jī)器人拓展了建筑師的能力邊界

回到熟悉的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，喬治·德沃爾早在1964年就發(fā)明了第一個(gè)工業(yè)機(jī)械臂，至今已有半個(gè)多世紀(jì)。工業(yè)機(jī)器人手臂已經(jīng)從標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的自動(dòng)化工廠汽車制造流水線發(fā)展到今天的智能機(jī)器人。通過其靈活的技術(shù)和可視化技術(shù)，可以在3C領(lǐng)域和物流領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人機(jī)合作。這證明了機(jī)器人的潛力是無限的，這種無限的潛力使其能夠以定制的復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)入建筑行業(yè)。比如在ETH的人工智能實(shí)驗(yàn)室，三個(gè)機(jī)械臂就可以在一個(gè)巨大的數(shù)控桁架上完成木屋的獨(dú)立組裝。雖然我們距離西方世界的機(jī)器人獨(dú)立印刷克隆人類還有很長(zhǎng)的路要走，但一個(gè)瘦瘦的女建筑師，在實(shí)驗(yàn)室里同時(shí)操作機(jī)器人和無人機(jī)，就可以生產(chǎn)組裝出全尺寸的建筑構(gòu)件。機(jī)器人通過與建筑師的合作，拓展了建筑師能力的邊界，不僅在設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用，而且在建筑施工中表現(xiàn)出控制力。實(shí)驗(yàn)室的阿奇姆·孟格斯教授每年都會(huì)為未來建筑出版一個(gè)新的展廳，探討未來建筑實(shí)現(xiàn)新材料、新結(jié)構(gòu)、人機(jī)結(jié)合新技術(shù)的可能性，成為我們學(xué)習(xí)的榜樣。

普利茲克獎(jiǎng)得主弗蘭克·蓋里(Frank Gehry)是第一個(gè)在建筑領(lǐng)域使用工業(yè)機(jī)器人的人。在古根海姆博物館的設(shè)計(jì)過程中，考慮到各種曲面的復(fù)雜形態(tài)是非常難以實(shí)現(xiàn)的，他以超乎尋常的想象力將飛機(jī)建造軟件CATIA應(yīng)用到數(shù)字化設(shè)計(jì)和建造中，開發(fā)了一款獨(dú)特的工業(yè)機(jī)器人控制軟件，實(shí)現(xiàn)了彎曲鋁板的快速切割。第一次接觸機(jī)器人，我和我在RMIT皇家理工學(xué)院的教授Mark Burry一起重建圣家族大教堂。圣家堂大教堂仍在建設(shè)中。高迪留給世人的是一部偉大的作品。高迪作為一個(gè)偉大的建筑師，受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和生產(chǎn)力的限制，無法完成如此復(fù)雜的教堂建筑工作。自20世紀(jì)80年代以來，我的教授大部分時(shí)間都在重建教堂。他用計(jì)算機(jī)算法精確還原高迪的設(shè)計(jì)，用軟件打開設(shè)計(jì)與施工之間的數(shù)據(jù)交換，用機(jī)器人切石技術(shù)重建教堂。我很幸運(yùn)參加了他的研究項(xiàng)目。

這個(gè)世界讓建筑成為一項(xiàng)優(yōu)雅的工作

之后我的教授推薦我去同濟(jì)。我在同濟(jì)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室工作了四年。2016年創(chuàng)業(yè)成立了大姐機(jī)器人，希望通過科技打造未來的建筑。我們剛剛完成兩輪融資，去年代表同濟(jì)在全國(guó)先進(jìn)制造業(yè)大賽中獲得前十名。我成立這家公司是基于兩個(gè)社會(huì)問題。第一個(gè)是在新信息時(shí)代，建筑設(shè)計(jì)追求新材料、新工藝、新形式，需要新的智能來賦能。第二，相對(duì)落后的建筑領(lǐng)域存在很多質(zhì)量問題。作為一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、高污染的行業(yè)，年輕人寧愿從事互聯(lián)網(wǎng)，也不愿進(jìn)入建筑工地，成為建筑工人。我們團(tuán)隊(duì)目前主要做兩件事。一是與龍頭企業(yè)合作，為設(shè)計(jì)和施工提供一體化機(jī)器人解決方案；二是向建筑工廠和建筑工地交付智能機(jī)器人產(chǎn)品，以人機(jī)合作的形式賦予建筑企業(yè)權(quán)力。

我們希望在未來，我們的產(chǎn)品不僅可以在預(yù)制廠實(shí)現(xiàn)人機(jī)合作，完成復(fù)雜建筑構(gòu)件的生產(chǎn)和安裝，還可以應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)，通過終端施工工具的更換，實(shí)現(xiàn)多功能、多場(chǎng)景的施工。我們團(tuán)隊(duì)很年輕，現(xiàn)在有40多人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，其中CTO是瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的機(jī)器人學(xué)博士，兩個(gè)合作伙伴也是同濟(jì)大學(xué)的校友。同時(shí)也是一個(gè)跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)。我們有機(jī)器人工程師、建筑師、機(jī)械工程師、深度學(xué)習(xí)工程師、視覺工程師等。正是因?yàn)橛羞@樣一支非常年輕的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，我們才有信心打造面向未來的建筑機(jī)器人產(chǎn)品。

我們有很多技術(shù)壁壘，積累了近十年的建筑行業(yè)科研和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。我們自主開發(fā)了中國(guó)第一個(gè)將建筑BIM軟件與工業(yè)機(jī)器人編程相結(jié)合的機(jī)器人軟件平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上，我們與許多企業(yè)合作，開發(fā)了許多復(fù)雜的過程算法庫。同時(shí)，我們認(rèn)為將工業(yè)機(jī)器人交給非專業(yè)人士需要非常友好的人機(jī)交互機(jī)制，所以我們也在思考如何通過手機(jī)或者3C產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)與工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)合作。我們開發(fā)的圖形化人機(jī)交互軟件，打開了包括Aylett和Aobo在內(nèi)的四大家族和家用工業(yè)機(jī)器人的界面。

接下來我就說說我們?nèi)ツ晖瓿傻娜齻€(gè)項(xiàng)目，因?yàn)槲覀兊母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手其實(shí)很強(qiáng)，我很為他們驕傲。我想分享的第一個(gè)項(xiàng)目是木結(jié)構(gòu)加工的案例。客戶是國(guó)內(nèi)知名的木結(jié)構(gòu)工廠。他們想成為自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器人裝配線。他們看到同濟(jì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建造了許多漂亮的木結(jié)構(gòu)建筑，并試圖用機(jī)器人制作榫卯結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)時(shí)他們并不了解這個(gè)大世界。他們找了法努克和ABB集成商尋求解決方案，最后都沒有得到滿意的解決方案，主要是因?yàn)樗麄兠刻煸谏a(chǎn)線上加工幾十個(gè)木結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，每個(gè)木梁都不一樣。自動(dòng)化集成商很難提供一整套可以滿足產(chǎn)品復(fù)雜變化的定制解決方案，但我們的軟件可以做到。我們的軟件可以自動(dòng)讀取木結(jié)構(gòu)產(chǎn)品上的孔位和溝槽數(shù)據(jù)，用一個(gè)鍵生成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)加工路徑，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。而且我們的部署效率很高。工人只需要兩天的培訓(xùn)課程就可以在熟悉的3D軟件上操作我們的產(chǎn)品，進(jìn)行木結(jié)構(gòu)制作和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃。

我們的第二個(gè)項(xiàng)目是和一家迪士尼工廠合作，需要制作很多卡通人物和雕像。以前用的是意大利進(jìn)口的三軸五軸機(jī)床，相關(guān)軟件極其慫。通常一個(gè)項(xiàng)目花半天的時(shí)間來編程，我們成功的把產(chǎn)品以一百萬的價(jià)格賣給了迪士尼的工廠。無論你想成為米奇還是唐老鴨，客戶只需要將其形態(tài)導(dǎo)入我們的軟件，軟件會(huì)自動(dòng)匹配粗加工和精加工工序，并會(huì)選擇合適的工具進(jìn)行加工，整個(gè)過程智能化。這樣方便的操作是有非常強(qiáng)大的算法支持的。我們的技術(shù)人員通過在工廠的不斷研究找到了他們的痛點(diǎn)，開發(fā)了非常友好的軟件來滿足他們的生產(chǎn)需求。

當(dāng)然，我們也與一些建筑師合作，在建筑領(lǐng)域使用建造汽車的材料，以建造一個(gè)輕型的裝配式建筑系統(tǒng)。我們最近完成了中國(guó)第一個(gè)碳纖維項(xiàng)目。碳纖維在汽車行業(yè)已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間，但在建筑行業(yè)卻不能使用，因?yàn)榻ㄖ杀痉浅０嘿F。但是隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，碳纖維技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入建筑行業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)一些輕量化的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。我們的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)大型纖維結(jié)構(gòu)件的一次性成型，比如100公斤以上的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)500公斤以上的載荷。我們也在繼續(xù)研究開發(fā)，現(xiàn)在正在把這種技術(shù)應(yīng)用到建筑幕墻結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，我們也在探索人機(jī)交互技術(shù)，考慮到工人在高度為空的爬架上清洗玻璃或繪畫時(shí)會(huì)因?yàn)椴话踩呐兰芏さ梗覀兊钠桨蹇梢砸?毫秒的速度與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)無線通信，并且可以通過我們的軟件直接將模擬算法上傳到機(jī)器人上，無需任何編程，從而實(shí)現(xiàn)工人與機(jī)器人的遠(yuǎn)程協(xié)作。工人可以通過操作高空的機(jī)器人在地面上操作，從而避免危險(xiǎn)情況。

我們還與中國(guó)建筑合作，研究如何將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制建筑工地進(jìn)行生產(chǎn)。去年，我們與中建合作推出了一款智能組裝機(jī)器人，不僅可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)重型輕鋼龍骨石膏板的定制組裝，還可以通過與工人的人機(jī)合作完成構(gòu)件的空定位，幫助工人實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速安裝。通常安裝兩米多高的產(chǎn)品可能需要兩個(gè)工人，四只手，但是一個(gè)機(jī)器人可以通過智能末端工具的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)打釘、組裝、安裝等一系列復(fù)雜施工過程的集成。

最后，我想說，我希望世界能夠通過先進(jìn)的技術(shù)賦予建筑業(yè)權(quán)力。也許在未來，真正使用我們技術(shù)的不是六七十歲的工人，而是像我們這樣二三十歲的年輕人，因?yàn)樗麄儠?huì)認(rèn)為建筑是一件有趣的事情，我們也希望通過我們的不斷創(chuàng)新，建筑成為一份優(yōu)雅的工作。謝謝大家。

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