建筑行业的内生需求、机器人技术的发展规律共同决定了建筑机器人的应用趋势具有不可逆性。

国家统计局数据显示，2014年中国建筑工人数量达到6109万顶峰之后，以平均每年超过100万人的数量在减少，至2021年底下降到5164万人，7年减少了近1000万，未来这个趋势还会持续加速。

从年龄结构上，我国16岁-30岁的年轻建筑工人，10年前占据50%以上，现在不到25%，新一代的年轻人已不再选择进入建筑工地务工。未来中国建筑工人数量将出现断崖式的下跌，在严峻的劳动力短缺形势下，建筑行业对自动化设备、机器人替代人的内生需求就显得极为强烈。

2012年后中国跨过了刘易斯拐点，建筑业劳动力用工成本逐年增加。从全国建筑业产值利润率来看，自2014年达到最高值3.63%后，中国建筑业产值利润率连续6年下跌，2021年开始更是低于3%。建筑业劳动力用工成本增加，进一步导致建筑业利润率快速下降，让守旧的建筑业开始拥抱科技进步，对建筑机器人的包容度越来越高，也更愿意用短期的实验成本，换取未来长期利润。

建筑工人安全问题今年来一直得不到妥善解决，自2016至2019年事故起数与身亡人数逐年攀升，2019年事故发生数高达773起，身亡904人，死亡人数增长7.6%，建筑建造行业事故频发，促使社会对建筑建造行业加快转型的呼声高涨。

另一方面，疫情、极端天气等特殊事件使建设周期不断缩短，导致劳动强度不均,出现“停工”、“赶工”交替,工作强度过高，工人过度疲劳，影响工程质量。建筑工人劳动技能难与时俱进，建筑建造行业却未能对建筑工人进行专业系统培训，造成熟练的技术工种紧缺,影响工程进度和效率。

机器人赛道最先成熟的是工业机器人，特别是汽车产业带动机器人自动化浪潮背景下，应用场景更结构化、标准化，机器人固定在特定的工位，高效、准确的完成工序，如焊接、喷涂、打磨等。第二阶段移动机器人赛道，其特点是机器人不固定，需自动规划路径，做到精准移动、抓取、搬运。2019年以来，随着激光雷达、视觉传感器的成本下降，以及场景算法的稳定，难度更高、针对工业柔性物流场景的无人叉车、移动复合机器人也快速发展起来。

同时建筑信息化、智能化的内生需求，以及建筑机器人在控制能力和算法能力跟场景工艺适配趋于成熟，早期一批国内外创业公司在建筑机器人赛道开始探索行业的未来，为建筑机器人场景应用和推广奠定基础技术支撑和经验积累。

住建部发布《"十四五"建筑业发展规划的通知》，更是直接强调要加快重点推进与装配式建筑相配套的建筑机器人应用，辅助和替代“危、繁、脏、重”的施工作业。

中国建筑协会统计显示，中国建筑信息化投入在建筑业总产值中的占比仅为0.08%，而欧美发达国家为1%左右。调研还表明，只有55%的建筑企业使用机器人，但在汽车行业和制造业，这一比例分别为84%和79%。2022年我国建筑业总产值就达到311980亿元，占国内生产总值的25.78%，相较而言，同期全球的建筑机器人市场规模还不到1亿美元。建筑业的庞大体量，与孱弱的自动化进程形成鲜明的对比，由此可见建筑机器人还有巨大的增长空间。

据预测，未来十年，全球建筑行业的产值还将增长85%，达到15.5万亿美元，而相关建筑机器人将实现年均复合两位数的高增长。

近年来，从国家部委到地方政府纷纷推出了一系列支持建筑机器人行业发展的政策、规划，着力加快建筑机器人研发和应用。

特别是住建部出台的《“十四五”建筑业发展规划》，积极推进建筑机器人在生产、施工、维保等环节的典型应用，重点推进与装配式建筑相配套的建筑机器人应用，辅助和替代“危、繁、脏、重”施工作业。

以钢筋制作安装、模具安拆、混凝土浇筑、钢构件下料焊接、隔墙板和集成厨卫加工等工厂生产关键工艺环节为重点，推进工艺流程数字化和建筑机器人应用。推动在材料配送、钢筋加工、喷涂、铺贴地砖、安装隔墙板、高空焊接等现场施工环节，加强建筑机器人和智能控制造楼机等一体化施工设备的应用。

“大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造在工程建设各环节应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系，提升工程质量安全、效益和品质，有效拉动内需，培育国民经济新的增长点”。

2022年11月，住房和城乡建设部发布《关于公布智能建造试点城市的通知》，明确提出“智能建造试点工作一是要重点围绕数字设计、智能生产、智能施工、建筑产业互联网、建筑机器人、智慧监管六大方面，挖掘一批典型应用场景，加强对工程项目质量、安全、进度、成本等全要素数字化管控，形成高效益、高质量、低消耗、低排放的新型建造方式”。

2023年3月，苏州市住建局印发《苏州市2023年度智能建造推进工作要点》（苏智能建造办〔2023〕1号），其中2023年5月起，政府投资房建工程单项5万平方米以上项目，应率先试用成熟建筑机器人，至2023年底，全市单项5万平方米以上房建工程项目全面使用建筑机器人辅助施工。

济南市自2021年亦出台了相关政策支持建筑机器人发展，其中2021年3月，济南市住房和城乡建设局发布《关于推进智能建造的实施意见》，明确了九大重点任务，其中提到要引导建筑工程项目加快建筑机器人等智能装备的应用，到2022年底，要建成建筑机器人研发基地，初步形成智能建造产业生态圈。试点数字化建造项目200个以上，实施建筑工业化和信息化融合项目1000万平方米以上，初步形成智能建造产业生态圈，形成较为完善的现代建筑产业链条；到2025年底，全市80%以上工程项目采用数字化建造模式，80%以上的建筑业企业实现数字化转型，实现建筑产业转型升级与数字技术深度融合。推动智能建造和建筑工业化基础共性技术和关键核心技术研发、转移扩散和商业化应用，特别是建筑机器人等智能建造设备的研发应用。引导建筑工程项目加快建筑机器人等智能装备的应用，辅助和替代“危、繁、脏、重”的建筑建造和维修保养作业。以钢筋制作安装、模具安拆、混凝土浇筑等工厂生产关键工艺环节为重点，推进生产流程数字化和建筑机器人应用。加快智能建造应用标准研究，以大企业为龙头，打造建筑机器人研发基地，编制建筑机器人标准体系，梳理现场应用场景，提出通用技术标准和不同应用场景下的施工安全要求。

2021年7月《山东省“十四五”数字强省建设规划》指出，推进智能建造和智慧工地建设，实现施工过程全面感知、施工数据互联互通。

2021年9月济南市出台《济南市“十四五”数字泉城规划》，到2025年，济南市工程建设、物业管理、市政基础设施全面智能化，智慧化覆盖程度达到80%。深化应用自主创新建筑信息模型技术，大力发展数字设计、智能生产和智能施工，推动建筑机器人等智能建造设备的研发应用。

2022年5月，济南市住房和城乡建设局发布《关于加快推进新型建筑工业化和智能建造的实施意见》，推进先进制造设备、智能设备及智慧工地相关装备研发、制造，推广应用数字化技术、系统集成技术、智能化装备和建筑机器人，支持优势企业研发数字化加工制造装备和智能施工机具。

2023年5月《山东省城乡建设领域碳达峰实施方案》出台，加大建筑信息模型（BIM）、物联网、云计算、大数据、5G、区块链等信息技术的集成与创新应用，推广人工智能、建筑机器人等智能建造技术，开展智慧工地创建活动，创建国家智能建造试点城市，推动智能建造与新型建筑工业化协同发展，到2025年，建筑产业互联网平台初步建立，打造应用场景100项以上。

建筑行业历史悠久，但建筑机器人的发展也不过百年，最早可追溯至1959年世界第一台工业机器人。

建筑机器人是工业机器人的一个细分门类，指用于建筑工程中建造领域的工业机器人。高稳定性和高作业效率的建造机器人可以替代人力从事建筑建造场景下复杂繁重和危险的工作，具有广阔的发展和应用前景。其中细分门类众多，各门类间相对独立，技术重合性低。

建筑机器人行业产业链包括上游核心零部件，包括减速器、伺服系统、控制系统核心零部件生产；中游建造机器人研发生产商，包括建筑机器人本体生产；下游建筑建造工程应用领域，基于终端行业特定需求的建筑机器人系统集成，主要用于实现焊接、装配、检测、搬运、喷涂等工艺或功能，为终端应用领域。

建筑机器人产业链上游主要为生产供应控制器，伺服电机，减速器和传感器等核心零部件厂商，当前中国建筑建造机器人的上游核心零部件市场主要被外资厂商占据，中国厂商拥有自主产权的企业较少，多为从事零部件的代加工，因此中游机器人研发制造企业零部件多依赖进口，上游核心零部件占产品总成本超过60%，上游厂商议价能力高。

目前国内，博智林机器人自主研发伺服、传感器、导航、视觉软件五大核心系统，其中激光雷达多项指标达到行业领先水平。华中数控、新松控制器在硬件领域方向已接近国际先进水平。绿地谐波研发的谐波减速器已实现量产，在国内减速器市场占有较高份额。

建筑机器人产业链中游是机器人本体研发和制造商，设计机器人本体结构，负责各零部件的组装，针对终端应用场景的具体需求进行机器人应用的二次升级、开发、研制系统集成，设计符合该建造细分领域的配套软件并研发配套的末端执行器。由于建筑建造行业细分领域众多，我国当前建筑建造机器人中游企业除少数龙头企业外，多为专精细分施工领域的小规模科技公司。

建筑机器人产业链下游为建筑行业终端应用领域，以装配式建筑工厂内生产线、建筑工程施工、装修现场为主。建筑建造应用终端细分领域众多，各细分领域对机器人的性能要求重合性较低，需中游机器人厂商针对各应用场景独立研发。由于建筑建造应用场景的独特性，以及目前我国可以投入市场有效作业的机器人较少，议价能力较低。

建筑机器人的研发起源于日本，1982年日本清水公司的一台名为SSR-1的耐火材料喷涂机器人被成功用于施工现场，被认为是世界上首台用于建筑施工的建筑机器人。随后出现了美国军方的John Deeve 690C掘进机被用来修复爆炸毁坏的跑道；麻省理工学院的trackbot和studbot被用于墙体内部建设等。除了日本和美国在进行建筑机器人研究之外，法国、德国、英国、以色列、荷兰、芬兰、丹麦、新加坡等国家也相继进行建筑机器人研究。

进入新世纪以来，欧美和日航更是将建筑智能制造、工业化发展提升到国家战略的高度，并出台一系列发展政策。欧美高校也走在建筑机器人研究、应用的前沿。例如MIT机器人实验室推出过一些列建筑机器人：“材料创新+3D打印”建造机器人、外骨骼辅助机器人SRA及SRL等。

上表中列举了60多家海外建筑机器人公司，他们的切入点覆盖建筑全生命周期的各个阶段，并在各种应用场景都有落地案例。其中多家公司的机器人产品已经在市场上批量化使用，并取得明显成效。例如美国建筑机器人明星项目Construction Robotics公司推出的SAM（Semi-Automation Mason）系列半自动砌砖机器人，配合自主研发的3D砖块测图软件，能够在8小时工作时间内针对任意尺寸的墙面自主完成3000块砖的堆砌工作，效率是传统人工作业的6-8倍。

同时，基于软件端不断更新的数据库，SAM机器人能够及时提供准确的、由数据驱动的分析报告。再比如，累计融资超过1.1亿美元的Built Robotics公司利用自动化机器人以及配套的软件和传感器把现有的挖掘机改装成建筑机器人，解决了基坑建设场景中人工作业难以精准尺度挖坑的难点，并累积完成了超过1.5万小时施工作业。

从实际落地进展和效果来看，海外建筑机器人公司发展呈现几个趋势：

第一，建筑机器人与BIM模型协同作业，实现施工的可计划性，提升过程的信息化程度，同时提高施工的精准性；

第二，3D实测实量极大提升信息收集效率和准确性，在诸多机器人作业场景紧密配合；

第三，装配式工厂预制自动化生产替代部分现场施工，通过数字化、工业化生产提高效率，保障质量一致性；

第四，以人机协同作业为起步点，不追求工艺场景的全流程自动化；

第五，从第一性原理出发，实现建筑材料创新和3D打印施工流程相结合。

我国对机器人的研究起步或者说更早，1972年沈阳自动化所开始对自动机器人的研究，1997年哈尔滨工业大学研制出第一代壁面清洗爬壁机器人，可携带吸盘迅速爬上70米高楼进行清洗工作，但建筑机器人的研发主要集中在高层建筑外墙清洗和建筑施工自动化安装方面。2017年，激光导航出现并日益成熟,使机器人能够实现自主行走，这为机器人进入施工现场作业提供技术基础。2018年碧桂园旗下投资的博智林机器人公司成立，聚焦建筑机器人领域，在生产、施工、维保等环节展开应用研发，推进与装配式建筑相配套的建筑机器人应用，辅助和替代“危、繁、脏、重”施工作业。至此我国建筑机器人行业从萌芽期走向成长期，行业内企业开始增多，行业标准逐步确立。

从理论上看，建筑工程施工中所有复杂工序都可以由相对应的建筑机器人进行替代或辅助施工，这也是建筑机器人未来的开发潜力和开发方向。从建筑工程施工来看，其施工工艺主要包括土方工程、地基与基础工程、砌筑工程、钢筋混凝土工程、防水工程、装饰工程等几大类，各类工程中又包括大大小小的各种工序以及具体的施工作业，因此建筑机器人在建筑工程施工中可以开发的种类十分丰富。我国建筑机器人应用在四个细分建筑工程领域：设计、建造、运维、破拆，每个细分应用领域对应着不同功能的建筑机器人产品。

中国最早进行建筑机器人探索的有三股力量：

第一类是以中建科技、上海建工、中交土木科技为代表的大型建筑集团的科技部门或科技子公司，该类公司（企业）大多强调“工业化、数字化、一体化”的平台化思维，从建造全局出发研发建筑机器人和信息化生态，自研机器人主要聚焦在与装配式相关的钢结构、钢筋、PC预制自动化设备，在现场施工端更多与第三方科技公司联合研发机器人产品或提供落地应用场景；

第二类是以三一重工、中联重科、徐工集团为代表的建筑机械设备厂商，他们的核心能力是机械设备研发制造，在智能感知、自主控制方面还有短板，重点研发原有机械设备的智能化升级，选择跟第三方科技公司合作落地施工场景案例；

第三类是以东方雨虹、海螺水泥为代表的建筑材料厂商，他们的核心诉求是绑定下游场景使用建材，因此通过研发智能化施工设备赋能施工团队或“合伙人”更好、更多的使用本公司建材。

在2018年以前上述三股力量都在探索建筑机器人应用场景打造，但建筑机器人行业的热度和终端应用仍是由地产巨头碧桂园投资的博智林带起来的。博智林通过招收大量建筑机械、地产、施工管理、建筑材料、建筑信息化等行业的优秀人才，跨学科、跨领域先后研发数十款建筑机器人，并在内部实现批量试用，为我国建筑机器人行业的发展提供了宝贵的技术支撑和应用实践经验。

更重要的是的，跨学科、跨领域的人才在博智林的交汇打开了彼此的视野，在离开之后纷纷成立创业公司，加入到建筑机器人的蓝海探索，进一步推动该行业的快速发展和场景应用落地。

国内建筑机器人行业已基本从萌芽期转入成长期，行业内企业持续增多，行业标准逐步确立。以中建科技、三一重工、东方雨虹等企业纷纷加大建筑机器人的研发投入，通过机械控制算法、导航定位算法、执行规划算法、环境感知算法等核心技术的升级和迭代实现产品在危险度较高、工艺复杂度较低、机器热ROI（投资回报率）较高的施工场景抢先落地，抢占建筑机器人的发展先机。但整体来看，国内建筑机器人行业的规模化产品依然较少、行业集中度仍然低。

建筑机器人产品的对技术性要求非常高，需要基于建筑信息模型及多种建造工艺，整合机器人技术、机器人运动路径规划、传感技术和建造流程控制等。美国机器人专家对未来建筑机器人的预判：一是BIM的应用会越来越广泛，目前澳洲与英国在BIM应用中处于领先地位，美国也在逐步增加BIM应用，尤其是大型商业建筑项目，前期BIM模型可以让设计师对建筑细节推敲得更清楚，提前完成跨专业的协调，减少施工过程中的错误。行业内也会出现更多BIM设计与协调的服务商。二是增加工厂端制造，建筑施工目前正从工地端转向工厂段，变得更像制造业，通过工厂自动化，可以减少现场施工的高昂人工费。三是增加总承包商施工的整合度，总包通常会把一部分工作转包出来，以转移风险，这些风险主要来自施工时出现的错误，而机器人建造能减少这类风险，会促使总包会完成更多的工作，以更高的整合度来获取更高利润。

建筑机器人的早期投资在持续升温，但是建筑机器人公司的全方位商业落地还存在较大挑战。

第一是，技术稳定性挑战。建筑机器人面临作业场景多样复杂及移动变化的挑战，在环境感知、定位导航、路径规划、运动控制等方面都存在技术难点，特别是在复杂的工艺场景知识库方面需要更高的适配性研发投入。

第二，场景切入点挑战。以大量创业公司切入的室内喷涂为例，传统人工在地面使用喷涂设备作业的成本在70元/平米，而且人站在地面的移动灵活性非常高，其施工效率高于机器人作业的效率，机器人的ROI明显偏低。同时，机器人由于技术成熟度和工艺流程问题，很难独立完成端到端的施工。比如，在房建外墙的真石漆喷涂场景，底漆喷涂之后需要贴一层美纹纸分割，再喷仿石层面漆，并在适当时间立即撕去美纹纸，但机器人没法完成贴纸、也没法判断撕去美纹纸的合适时间，这些复杂工序都需要人工协作，整体效率偏低。

第三，商业模式挑战。传统施工设备都是开箱即用的标品，其计价简单，租赁是比较成熟的商业模式，但是机器人施工目前难以开箱即用、独立完成作业，就很难按照设备租赁或销售的模式推广。

第四，施工使用难度。受到技术影响，目前建筑机器人除3D实测实量工具等少数产品能通过简单培训就让普通工人使用，绝大部分产品都需要专业技术团队现场设置作业。

虽然存在短期挑战，但是在劳动力缺口和成本上升、以及减排节能的迫切约束下，建筑机器人行业的发展趋势具有不可逆性，属于行业或者创业公司的机会也会不断涌现。

第一，从场景选择来看，部分场景创业公司可能会率先实现规模化落地。比如工厂预制场景（钢筋、钢结构、复合材料等），可以依靠BIM等数字化打通供应链、工厂和施工端数据，做到大批量高效生产、节省材料成本、提升工程一致性；高空作业等场景，由于危险性高、且人在高处（举升平台）作业的灵活性大大低于机器人，机器人作业的ROI显著提升；市政、桥隧作业喷涂场景，其外观要求、精细度要求远低于房建，且工艺流程复杂度较低，机器人更容易实现端到端的施工交付。

第二，从商业模式角度看，“机器人施工队”可能成为未来的建筑工程队主力。未来的建筑队可能就是包工头带着一堆机器人，但施工队需要完整解决方案，而不是单一的机器人，这就需要出现新型自动化的建筑公司。

最后，从团队构成来看，拥有机器人研发能力、建筑设计、施工经验以及数字化平台搭建能力的复合背景团队有可能率先实现突围。建筑机器人是建筑行业数字化、智能化的重要一环，它避免了施工过程中人工作业的不一致性、数据离散性，解决了建造过程中的非标的问题。

从长期趋势来看，建筑机器人要大规模运用需要从建筑行业的核心诉求出发，结合材料、工艺和流程创新，考虑地产商、建筑公司、设备租赁商、施工队以及监管方的多方关系和利益，不单单是执行环节的机器替人。

因此，对于行业和公司而言，既需要找准早期最可能规模化应用的场景、研发出适应场景的机器人产品，还需要对建筑设计和全流程工艺有深入理解，最终实现端到端的智能建造解决方。