建筑行业可能是人类最古老的行业之一了，几千年来，基本的施工方式就没有变过。不管是盖房子还是修桥修路，主要还是靠大量的建筑工人，顶着风吹日晒，高强度地体力劳动。但是现在，情况正在发生根本性的改变。各种各样的建筑施工机器人正在快速走进工地，搬砖、砌墙、抹灰、绑钢筋、打磨墙面，几乎所有的工种都已经有了对应的自动化解决方案。很多人开始担心，未来建筑工人是不是就要失业了？建筑行业这个最传统的行业，正在被机器人技术彻底重塑。

建筑施工机器人的设计，面临的是所有机器人应用场景中最恶劣的工作环境。工厂里的工业机器人，工作环境是干净平整的车间，温度湿度都很稳定。但是建筑工地上呢？晴天尘土飞扬，雨天满地泥泞，夏天太阳暴晒温度可能超过五十度，冬天又可能零下几十度。地面凹凸不平，到处都是建材和建筑垃圾。还有各种强烈的震动和电磁干扰。我们在设计建筑施工人形机器人的过程中，最深刻的体会就是——想要在工地上活下来，首先就要足够皮实，禁得起造，禁得起各种造。

首先最重要的就是对恶劣环境的适应能力。建筑工地的环境有多脏，相信去过的人都有印象。到处是水泥、沙子、灰尘，还有各种泥浆和水。普通的机器人，在这种环境下可能工作一天就坏了。所以我们的建筑机器人，整机做到了IP67的最高防护等级。灰尘完全进不去，就算被水淋、甚至短时间泡在水里也不会坏。所有的关节都做了双重密封，就算有泥沙进去也不会卡住。外壳材料用了高强度耐腐蚀的工程塑料，不怕水泥腐蚀，也不怕轻微的磕碰和摔打。用工人的话说，这玩意儿造得比坦克还结实。

运动系统的设计也针对工地环境做了专门的优化。工地的地面不可能像工厂里那么平整，到处都是坑坑洼洼，还有各种建材和垃圾。传统的轮式机器人，稍微有点障碍就过不去了。我们采用了足式轮式复合的运动方案。在平坦的硬地面上，用轮子快速移动，效率高又省电。遇到坑洼、台阶、或者不平整的地面，切换成步行模式，可以轻松越过各种障碍。还有专门的工地地形识别算法，走在松软的泥土和沙子上也不会打滑陷进去。哪怕是在正在施工的烂尾楼里，没有电梯，它也能自己爬楼梯上去干活。

施工作业的精度和质量，是建筑机器人的核心价值。过去老师傅砌墙，好不好看，平不平整，全靠手艺和经验。不同工人干出来的活，质量差别很大。而且人总会累，干一天活，越到后面质量越差。机器人就不存在这个问题，它可以24小时不间断地工作，而且永远保持同样的精度。我们在机器人的末端执行器上加装了视觉系统和力传感器，砌墙的时候，每一块砖的位置都精确到毫米级。墙面抹灰平整度误差不超过两毫米，比最好的工人干得还要好。而且它永远不会累，不会偷懒，不会情绪不好，质量永远稳定。

外观设计上，我们走的是实用主义的路线。建筑工地上的设备，不需要好看，不需要花哨，但是一定要醒目，一定要结实。所以整个机器人的主色调是工程黄，非常醒目，老远就能看到，工地上人多车多，不容易发生碰撞。所有的线条都是直来直去，没有多余的曲面和装饰，怎么好加工怎么来，怎么结实怎么来。所有容易撞到的地方都做了加厚和防撞处理，磕一下碰一下根本不会坏。坏了也没关系，外壳都是模块化的，哪个地方撞坏了，拧几颗螺丝就换个新的，几分钟就搞定。

结构设计上，我们把可维护性放在了最重要的位置。建筑工地上条件差，出点问题是难免的，坏了能快速修好，才不会耽误工期。所以我们的机器人，从设计之初就贯彻了易维护的原则。所有的模块，都是快拆设计，不需要专门的工具，用扳手就可以拆卸更换。任何一个关节、任何一个电机，十分钟之内就可以拆下来，换个新的上去，立刻就可以继续工作。工地上的机修工，简单培训一下就可以处理绝大多数的常见故障。根本不需要厂家派工程师专门跑过来，大大降低了维护成本和停机时间。

安全设计同样是重中之重。建筑工地上人多、机械多、环境复杂，机器人在工地上工作，安全是第一位的。我们设计了多层安全防护。首先是外围的安全激光扫描，周围有人靠近的时候，自动减速，距离太近了就自动停止。然后是全身的碰撞检测，真的撞到人了，立刻停机。还有紧急停止按钮，机器人身上有好几个，周围的工人看到有问题，随手一按就可以让机器人立刻停下来。所有的动作都做了速度限制，哪怕是失控，也不会有太大的破坏力，绝对不会伤人。

功能与形式的平衡在建筑机器人设计中有着独一无二的答案。对于建筑施工机器人来说，功能就是形式，形式就是功能。所有的设计都是为了更好地干活，所有的结构都是为了更结实更耐用。不需要任何装饰，不需要任何多余的东西。每一块钣金，每一根筋，每一个倒角，都是有实际作用的。最终呈现出来的，就是一种纯粹的、功能性的、充满力量感的工业美学。这种美感，来自于对实用的极致追求，是最高级的设计。

技术与艺术的融合在这个最传统的行业里，反而迸发出了最耀眼的火花。几千年前，建造金字塔和长城的工匠们，他们的设计和建造理念，直到今天还在影响着我们。现在，我们用最先进的机器人技术、人工智能技术，来重新改造这个最古老的行业。我们设计的机器人，和古代的工匠一样，都是在创造能够经历时间考验的建筑。技术在变，但是创造的本质没有变，对质量和品质的追求没有变。当我们的机器人砌的墙，历经百年风雨依然屹立不倒的时候，技术和艺术就实现了真正的融合。

传统与创新的平衡在建筑行业显得尤为重要。建筑业是一个极其保守的行业，很多工法和标准已经沿用了几十年甚至上百年，想要改变是非常困难的。所以我们没有试图去彻底改变现有的施工流程，而是让机器人去适应当前的施工工艺。老师傅怎么砌墙，机器人就怎么砌墙。工人怎么抹灰，机器人就怎么抹灰。施工流程和工艺标准和原来完全一样，工地上原来怎么做，现在还是怎么做，只是干活的从人变成了机器人。这样一来，不需要改变现有的施工管理体系，不需要额外的培训，机器人就可以非常顺畅地融入现有的工地。

从产品系统设计的角度看，单台机器人的能力是有限的，但是多台机器人组成的协同施工系统，能力就非常强大了。我们可以让不同的机器人做不同的工种，有的砌墙，有的抹灰，有的绑扎钢筋，它们之间可以自动协调工序，互相配合，就像一个施工班组一样。后台的管理系统，可以实时看到所有机器人的工作状态、施工进度、质量情况，整个工地的情况一目了然。以后甚至可以做到，只需要把建筑图纸导入系统，系统就会自动安排施工计划，机器人自动干活，直到把房子盖好。

易用与专业的平衡在建筑行业尤为重要。现在工地上的工人，很多文化程度都不高，你不可能让他们去编程，去操作复杂的机器人系统。所以我们的系统设计得非常简单，机器人出厂的时候，就已经把各种常见的施工动作都做好了，工人只需要在平板上点几下，选择要干的活，机器人就自己去干了。不需要任何编程知识，会用智能手机就会操作。但是对于专业的工程技术人员，系统也提供了丰富的自定义功能，可以针对特殊的施工要求，调整作业参数，开发新的工法。

建筑机器人的普及，会不会让建筑工人失业？很多人有这样的担心，但是我们认为，答案是否定的。它改变的不是就业的数量，而是就业的质量。过去建筑工人干的是最重、最累、最危险、最伤身体的活，拿的却是微薄的工资。以后，这些高强度的体力劳动都可以交给机器人来做。工人可以转变成机器人的操作员、管理员、技术员，工作轻松很多，工资待遇反而会更高。工作环境也会大大改善，不用再风吹日晒，不用再冒着高空坠落的风险。终有一天，建筑工地会变成一个高技术、高收入、受人尊敬的行业，而不是一个靠出卖体力的血汗行业。

设计心理学在工业应用场景的机器人设计中也有独特的思考。建筑工人对于机器人的心态是很复杂的，一方面他们欢迎机器人帮自己分担繁重的体力劳动，另一方面又会担心被机器人抢走饭碗，还有对新技术的陌生感和恐惧感。所以我们在设计的时候，特别注意让机器人成为工人的伙伴，而不是来取代他们的。机器人的名字，我们起的是"工友"，而不是什么"智能施工系统"之类冷冰冰的名字。操作界面我们也设计得很友好，就像手机APP一样，工人很容易学会。机器人干活，工人在旁边指挥和辅助，两个人配合，干原来三个人的活，拿原来两个人的工资。这样一来，工人不仅不会抵触，反而会欢迎机器人的到来。

未来的建筑业，会朝着全面工业化、自动化、智能化的方向发展。以后大部分的建筑构件，都会在工厂里预制好，拉到工地，由机器人来组装。施工过程会变得像搭积木一样简单、快速、高效。施工质量会大幅提升，施工周期会大幅缩短，安全事故会大大减少。以后的建筑工地，不再会是尘土飞扬、工人汗流浃背的景象，而是干净、有序、高效的现代化施工现场。少数的技术工人，管理着一大群施工机器人，高质量高效率地把房子盖好。

工业设计在建筑行业工业化和现代化的进程中扮演着越来越重要的角色。过去建筑业几乎没有工业设计师什么事，大家觉得能盖起来就行。现在不一样了，机器人、智能化、预制建筑这些新的事物，都需要大量的设计工作。我们设计师正在用自己的专业能力，把最先进的技术，转化成建筑行业能用、好用、愿意用的产品。我们正在用设计的力量，改造这个人类最古老的行业，让建筑工人的工作更轻松、更安全、更有尊严。这是一件非常有价值，也非常有意义的事情。