孟浩 2019创新创业大会实录 | 主题分享 ·孟浩：人机协作智能建筑机器人

未来的社会是人机合作的社会。建筑业的未来如何？孟浩告诉我们这是一栋智能建筑。机器人和建筑师的完美配合，计算能力和生产力的充分发挥，以及科学技术的进步，让这部古老的作品显得精准而优雅。

演讲者简介

孟浩

16年级建筑学博士生

浙江大学建筑机器人

人工智能实验室的负责人

大姐机器人创始合伙人

大家好，我是孟浩，大世界机器人的创始人。非常感谢同济大学校友会的邀请，今天很荣幸能分享我的创业经历。我在今天的主讲人袁峰教授的指导下学习。我2012年在他的建筑机器人实验室工作，和他一起做建筑机器人的基础研究。现在他的实验室已经成为世界级的建筑机器人实验室。我也很珍惜在袁老师实验室的经历，让我有了创业的勇气和能力，把在学校学到的知识转化为产品服务行业。

人机共生的未来

2017年10月，在美国著名杂志《纽约客》(THE NEW YORKER)第一期封面上，画家基库(Kikuo)描述了未来这样的场景。未来，人类将成为乞丐，各种形式的智能机器人，包括机器人宠物，将成为世界的主人，向人类施舍。在接下来的主题文章《黑暗工厂》中，布朗大学实验室的智能机器人温妮已经能够通过机器视觉和机器学习实现非常精细和基于内容的操作，包括识别花瓣的类型和细微地采摘它们。作者开始预言，未来智能机器人可以大大取代工厂里的工人，这些机器人可以在没有光线的环境中24小时孜孜不倦、高效地工作。AlphaGo的骄人战绩也让我们知道，机器的计算能力已经超过了人类，未来可能会把人类远远甩在后面。此外，历史学家斯科特·桑坦斯(Scott Santens)在《未来社会》(Future Society)发表的一篇文章中提到，机器学习将给人类一个教训，工作是为机器人创造的，机器人更适合未来的工作。

事实上，我不太同意未来人类将被机器人取代的观点。我相信人机协作的社会，但我非常同意斯科特·桑坦斯文章中的两点。第一点，可以自动化的工作最终会自动化，作为人类，应该从事更自由、更有想象力的工作；二是人与机器共存的和谐生活环境要求政府制定相关法律法规对机器人进行管理和约束。

机器人拓展了建筑师的能力边界

回到熟悉的工业机器人领域，乔治·德沃尔早在1964年就发明了第一个工业机械臂，至今已有半个多世纪。工业机器人手臂已经从标准统一的自动化工厂汽车制造流水线发展到今天的智能机器人。通过其灵活的技术和可视化技术，可以在3C领域和物流领域实现人机合作。这证明了机器人的潜力是无限的，这种无限的潜力使其能够以定制的复杂场景进入建筑行业。比如在ETH的人工智能实验室，三个机械臂就可以在一个巨大的数控桁架上完成木屋的独立组装。虽然我们距离西方世界的机器人独立印刷克隆人类还有很长的路要走，但一个瘦瘦的女建筑师，在实验室里同时操作机器人和无人机，就可以生产组装出全尺寸的建筑构件。机器人通过与建筑师的合作，拓展了建筑师能力的边界，不仅在设计中发挥作用，而且在建筑施工中表现出控制力。实验室的阿奇姆·孟格斯教授每年都会为未来建筑出版一个新的展厅，探讨未来建筑实现新材料、新结构、人机结合新技术的可能性，成为我们学习的榜样。

普利兹克奖得主弗兰克·盖里(Frank Gehry)是第一个在建筑领域使用工业机器人的人。在古根海姆博物馆的设计过程中，考虑到各种曲面的复杂形态是非常难以实现的，他以超乎寻常的想象力将飞机建造软件CATIA应用到数字化设计和建造中，开发了一款独特的工业机器人控制软件，实现了弯曲铝板的快速切割。第一次接触机器人，我和我在RMIT皇家理工学院的教授Mark Burry一起重建圣家族大教堂。圣家堂大教堂仍在建设中。高迪留给世人的是一部伟大的作品。高迪作为一个伟大的建筑师，受当时计算机的计算能力和生产力的限制，无法完成如此复杂的教堂建筑工作。自20世纪80年代以来，我的教授大部分时间都在重建教堂。他用计算机算法精确还原高迪的设计，用软件打开设计与施工之间的数据交换，用机器人切石技术重建教堂。我很幸运参加了他的研究项目。

这个世界让建筑成为一项优雅的工作

之后我的教授推荐我去同济。我在同济的机器人实验室工作了四年。2016年创业成立了大姐机器人，希望通过科技打造未来的建筑。我们刚刚完成两轮融资，去年代表同济在全国先进制造业大赛中获得前十名。我成立这家公司是基于两个社会问题。第一个是在新信息时代，建筑设计追求新材料、新工艺、新形式，需要新的智能来赋能。第二，相对落后的建筑领域存在很多质量问题。作为一个高风险、高污染的行业，年轻人宁愿从事互联网，也不愿进入建筑工地，成为建筑工人。我们团队目前主要做两件事。一是与龙头企业合作，为设计和施工提供一体化机器人解决方案；二是向建筑工厂和建筑工地交付智能机器人产品，以人机合作的形式赋予建筑企业权力。

我们希望在未来，我们的产品不仅可以在预制厂实现人机合作，完成复杂建筑构件的生产和安装，还可以应用到施工现场，通过终端施工工具的更换，实现多功能、多场景的施工。我们团队很年轻，现在有40多人的技术团队，其中CTO是瑞士洛桑联邦理工学院的机器人学博士，两个合作伙伴也是同济大学的校友。同时也是一个跨学科的团队。我们有机器人工程师、建筑师、机械工程师、深度学习工程师、视觉工程师等。正是因为有这样一支非常年轻的跨学科团队，我们才有信心打造面向未来的建筑机器人产品。

我们有很多技术壁垒，积累了近十年的建筑行业科研和项目经验。我们自主开发了中国第一个将建筑BIM软件与工业机器人编程相结合的机器人软件平台。在这个平台上，我们与许多企业合作，开发了许多复杂的过程算法库。同时，我们认为将工业机器人交给非专业人士需要非常友好的人机交互机制，所以我们也在思考如何通过手机或者3C产品实现与工业机器人的人机合作。我们开发的图形化人机交互软件，打开了包括Aylett和Aobo在内的四大家族和家用工业机器人的界面。

接下来我就说说我们去年完成的三个项目，因为我们的竞争对手其实很强，我很为他们骄傲。我想分享的第一个项目是木结构加工的案例。客户是国内知名的木结构工厂。他们想成为自动化工业机器人装配线。他们看到同济机器人实验室建造了许多漂亮的木结构建筑，并试图用机器人制作榫卯结构。然而，当时他们并不了解这个大世界。他们找了法努克和ABB集成商寻求解决方案，最后都没有得到满意的解决方案，主要是因为他们每天在生产线上加工几十个木结构产品，每个木梁都不一样。自动化集成商很难提供一整套可以满足产品复杂变化的定制解决方案，但我们的软件可以做到。我们的软件可以自动读取木结构产品上的孔位和沟槽数据，用一个键生成机器人的运动加工路径，实现智能化生产。而且我们的部署效率很高。工人只需要两天的培训课程就可以在熟悉的3D软件上操作我们的产品，进行木结构制作和机器人运动路径规划。

我们的第二个项目是和一家迪士尼工厂合作，需要制作很多卡通人物和雕像。以前用的是意大利进口的三轴五轴机床，相关软件极其怂。通常一个项目花半天的时间来编程，我们成功的把产品以一百万的价格卖给了迪士尼的工厂。无论你想成为米奇还是唐老鸭，客户只需要将其形态导入我们的软件，软件会自动匹配粗加工和精加工工序，并会选择合适的工具进行加工，整个过程智能化。这样方便的操作是有非常强大的算法支持的。我们的技术人员通过在工厂的不断研究找到了他们的痛点，开发了非常友好的软件来满足他们的生产需求。

当然，我们也与一些建筑师合作，在建筑领域使用建造汽车的材料，以建造一个轻型的装配式建筑系统。我们最近完成了中国第一个碳纤维项目。碳纤维在汽车行业已经使用了很长时间，但在建筑行业却不能使用，因为建筑成本非常昂贵。但是随着机器人技术的发展，碳纤维技术已经逐渐进入建筑行业，可以实现一些轻量化的结构产品。我们的机器人可以实现大型纤维结构件的一次性成型，比如100公斤以上的产品可以实现500公斤以上的载荷。我们也在继续研究开发，现在正在把这种技术应用到建筑幕墙结构中。同时，我们也在探索人机交互技术，考虑到工人在高度为空的爬架上清洗玻璃或绘画时会因为不安全的爬架而摔倒，但我们的平板可以以4毫秒的速度与工业机器人进行实时无线通信，并且可以通过我们的软件直接将模拟算法上传到机器人上，无需任何编程，从而实现工人与机器人的远程协作。工人可以通过操作高空的机器人在地面上操作，从而避免危险情况。

我们还与中国建筑合作，研究如何将机器人技术应用于预制建筑工地进行生产。去年，我们与中建合作推出了一款智能组装机器人，不仅可以在现场实现重型轻钢龙骨石膏板的定制组装，还可以通过与工人的人机合作完成构件的空定位，帮助工人实现产品的快速安装。通常安装两米多高的产品可能需要两个工人，四只手，但是一个机器人可以通过智能末端工具的转换，实现打钉、组装、安装等一系列复杂施工过程的集成。

最后，我想说，我希望世界能够通过先进的技术赋予建筑业权力。也许在未来，真正使用我们技术的不是六七十岁的工人，而是像我们这样二三十岁的年轻人，因为他们会认为建筑是一件有趣的事情，我们也希望通过我们的不断创新，建筑成为一份优雅的工作。谢谢大家。

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