来源： Jackie GoCity城市科技研究日志、
我们的观点
- 中国建筑机器人行业属于工程机械行业的新兴细分领域，其市场需求取决于建筑业市场规模。得益于中国建筑行业稳定发展，建筑业产值规模不断扩大，同时装配式建筑和智能化需求不断提升，为建筑机器人行业奠定了发展基础。
- 目前我国建筑机器人行业还处于较为初期的发展阶段，和海外的建筑业相比，我国的建筑机器人的行业渗透率极低，只达到1%左右，近几年，我国房企、人工智能公司、政府、高校等多角色逐渐加大投入，对建筑机器人进行了探索性研究和布局。
- 目前大部分建筑机器人仅对单一建筑施工应用场景进行作业，在庞大的建筑施工系统中可应用范围小，因此为了更好发展建筑机器人向多功能化、一体化方向发展将成为行业趋势。建筑机器人行业将通过丰富机器人末端执行器或融合多种技术方案，提升建筑机器人功能的多元化程度是未来的发展方向
- 目前在市场上，整体的机器人系统集成厂商占据中国机器人企业数量 90%以上，80%的企业营低于 3,000 万元，呈现“数量多、规模小、产值不高”的现状。其中国内建筑机器人领域好处与初期探索阶段，也正是如此，建筑机器人领域是未来的蓝海市场，我们需要更为积极的寻求符合落地场景的项目，逐步发展核心技术，推动建筑行业产业化升级。
目录
一、建筑机器人行业发展契机
二、建筑机器人分类
三、产业链和市场分布情况
四、机器人行业技术智能化
五、行业发展展望
正文
01
建筑机器人行业发展契机
- 建筑行业稳步发展，助力行业升级
中国是建筑大国，拥有世界上最大的建筑市场。据国家统计局数据显示，2015-2020年中国建筑行业总产值稳步增长，2019年我国建筑业总产值为248445.77亿元，同比增长10.02%，2020年全国建筑业总产值263947亿元，同比增长6.2%。建筑机器人行业的市场需求与建筑业息息相关，得益于经济快速发展，我国建筑业产值规模不断扩大，为建筑机器人行业提供充足的发展空间。
数据来源：国家统计局
- 人口红利消退，建筑机器人缓解劳动力短缺
中国建筑业是世界上数字化和自动化程度最低的行业之一，伴随人口红利的消退，巨大的人力成本、高危、生产效率低等一系列问题日益严峻。劳动力短缺是中国建筑业面临的最大挑战，因为现有工人越来越老，年轻人也不想参与现场建筑工作。艰苦的环境和无法满足个人需求的工作是额外的招聘挑战。据国家统计局显示，
建筑业中的年轻工人数量（百万人）
资料来源：国家统计局，《建筑的未来：智能建筑–标准化》
截至2019年，大约一半的农民工年龄在40岁以上，而大约四分之一的工人年龄在50岁以上并接近其身体极限。由于出生率下降，中国现在是一个老龄化社会。按照联合国人口划分，中国的适龄工作人口在2015年达到顶峰，并将继续下降。联合国估计，到2050年，中国的劳动年龄比率将从历史最高峰的73％下降到60％左右。在此背景下，加速建筑机器人研发和应用是建筑业发展的必然选择，在有效缓解劳动力短缺问题的同时，亦可助推建筑业往自动化、智能化方向转型升级。
- 装配式建筑渗透率提升，助力绿色建筑智能化
随着近年来，装配式建筑的概念逐渐兴起，并作为国家的地方性战略进行推进，建筑行业的标准化、数字化和高效化也成为企业和执行单位的重要发展方向。智能建筑是解决中国建筑业面临的挑战（包括增长减速，劳动力短缺和环境压力）的关键，并确定了五个主要趋势：标准化，数字化，专业化，可持续性和质量控制。
资料来源：瑞银《建筑的未来：智能建筑》报告
根据《建筑产业化发展纲要》规划目标，到 2020 年，装配式建筑占新建建筑的比例达到 20%; 到2025 年，比例达到 30%以上。与此同时，施工单位为了追求工期效益（指因建造周期缩短使得预售提前，开发商资金得以快速回笼带来资金成本收益），预售节点提前的政策下，缓解资金压力和降低融资成本，提高资金周转速度，经济效益显著，提升了开发商采用装配式建筑的积极性。
预制件价值链中的市场规模增长曲线
资料来源：瑞银《建筑的未来：智能建筑》报告
同时随着碳中和的国家政策逐步深化，就中国国情而言，电力、钢铁、建筑等行业已成为高耗能和高排放的重点领域，目前城市碳排放的约60%来源于建筑行业，构建绿色建筑技术体系、发展低碳建筑极其重要，其关键是建筑规划设计、建造、使用、运行、维护、拆除和重新利用全过程的低碳控制优化。随着建筑机器人的发展，快速的提高施工和制造端的效率，提高精确度，减少返工率能够大幅度的减少在规划设计和建造过程中的碳排放，同时帮助企业降本增效。
- 装配式预制件成本高，加速建筑机器人推进增效
虽然装配式建筑在节能环保、缩短公司等方面优势明显，但短期来看，在供应链生态不成熟的情况下， 装配式建筑的造价要比传统建造高。目前，装配式建筑(以预制混凝土结构为例)虽然使得工程建设项目的人工劳务成本有所下降，然而由预制构件带来的增量成本却明显大于劳务成本减少量。研发建筑机器人，恰恰是解决成本端的一个有力抓手，帮助企业在预制件生产和现场装配的过程中，完成规模化、标准化，是降低预制构件价格的关键所在。
装配式建筑项目土建分项成本测算分项
资料来源：《装配式建筑工程增量成本测算》，平安证券研究所
- 建筑机器人行业格局
目前我国建筑机器人行业还处于较为初期的发展阶段，和海外的建筑业相比，我国的建筑机器人的行业渗透率低，只达到1%左右，近几年，我国房企、人工智能公司、等多角色逐渐加大投入，对建筑机器人进行了探索性研究和布局。未来五年，预计中国建筑机器人行业规模将以 47.9%的年复合率持续增长，并于 2023 年达到10亿元规模。
中国建筑机器人行业市场结构中，服务类建筑机器人排名第一，占比29.3%，原材料加工机器人排名第二，占比24.4%；产品研发排名第三，占比18.2%；施工段机器人排名第四，占比11%。
数据来源：公开资料整理
竞争格局：与海外市场相比，中国建筑机器人行业仍处于初期探索阶段，行业参与者较少，部分企业对进入建筑机器人领域仍仅处于战略层面。中国建筑机器人参与者可分为传统建筑企业、地产集团及专注于建筑机器人领域的企业
第一类参与者为传统建筑企业：他们有丰富的建筑行业经验，了解行业产业链需求，同时拥有众多优质的客户资源，例如建筑承包商和土地开发商等。利用以上的资源和连接，可以切入装配式建筑、装配式装修等主营业务环节，代表企业如中建科技等。
第二类参与者为传统的地产开发商：通常他们本身就是建筑机器人行业的下游用户，深切了解B端需求和痛点，会切入项目的开发和建造环节，代表企业如碧桂园设立的博智林机器人子公司，绿地集团与人工智能企业深蓝科技深入绑定合作。
第三类参与者为专注于建筑机器人领域的企业：此类企业，在其各自的建筑机器人行业细分领域拥有专业的技术；可为下游企业提供一整套机器人设备、服务解决方案；同时已有跑通的商业模式，企业代表有盈创建筑、大疆创新、广田机器人、大界机器人等，其专注开拓建筑机器人行业的细分领域和应用场景（如 3D 打印建筑、无人机、装修机器人、软件集成服务等），为下游客户提供建筑工程细分场景的设备与方案的支持。
02
建筑机器人的分类
建筑机器人可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
建筑规划和设计领域：主要指利用自动化、人工智能技术打造智慧设计机器人或软件系统，可为建筑工程师提供设计方案、3D 图纸、全方位和精准的建筑模型，有效提高建筑设计效率和品质。例如，法国 Parrot、大疆创新、奇志动联均推出可应用于建筑业领域的无人机解决方案等；
图片来源：大疆无人机官网
建造领域：当前建筑机器人需求量最大的领域，也是建筑机器人应用最广的领域，涉及建筑施工过程中如搭建、砌砖、铺设、装修等多个细分场景。建筑机器人根据功能，可分为 3D 打印建筑机器人、砌砖机器人、地面铺设机器人、装修机器人等。
图片来源：Fastbrick Robotics（FBR）公司
运维领域：建筑机器人全过程参与和管理建筑工程项，涉及工程施工监控管理、质量检测、清洁等多个细分场景，主要包括无人机、巡检机器人、质量检测机器人。例如，美国 Doxel 推出巡检机器人；新加坡 TransformaRobotics 推出 Quicabot 质量检查机器人等；
图片来源：国基智能官网巡检机器人
破拆领域：涉及大型建筑的破拆场景，指利用机器人规避人工高空破拆、在危险工作环境中活动存在的风险等，主要包括拆除机器人。例如瑞典 Brokk 和 Husqvarna 企业推出的破拆机器人等。
资料来源：各大建筑机器人官网
03
建筑机器人产业链分析
建筑机器人产业链由以下三部分组成：产业链上游参与者是核心零部件制造厂商；产业链中游主体是建筑机器人本体制造厂商；产业链下游包括系统集成厂商和多个建筑工程应用领域（机器人行业最核心的技术在于三大核心零部件，分别是控制器、伺服电机、减速器）。
资料来源：头豹研究院，《2019 年中国建筑机器人行业报告》
在建筑机器人成本链中，上游核心零部件成本占比最高，超过 60%，上游厂商具有较高的议价能力。其中，减速器、伺服系统、控制器、传感器的成本占比分别为 30%、19%、10%、2%。
现阶段，中国建筑机器人的上游核心零部件市场主要被外资厂商所占据，因此中游机器人本体制造商依赖进口。中国核心零部件企业主要从事相关零部件的代加工，拥有自主产权的企业不多，导致中国企业在产业链上游竞争能力较弱。
机器人零部件应用位置展示
图片来源：广发证券发展研究中心，OFweek机器人网
建筑机器人产业链中游参与主体涉及机器人本体制造厂商，占机器人生产成本的 23%。中游建筑机器人本体制造厂商不仅拥有较强的软硬件结合能力，且具备往产业链上下游延伸的能力，对下游议价能力较高。
当前，中国拥有自主研发能力的建筑机器人本体制造厂商极少，且大部分处于试验阶段，企业代表有广东博智林机器人公司、广田智能机器人有限公司、华蔚物联、大疆创新等。
建筑机器人产业链下游参与主体涉及建筑机器人系统集成商和终端应用领域，其中系统集成占机器人生产成本的 14%。
建筑机器人系统集成厂商不仅具备产品设计能力、对下游建筑业终端客户应用需求的工艺理解力、建筑项目从业经验，且拥有市场渠道优势，可加速推动建筑机器人的应用落地。
经头豹研究院统计，中国整体的机器人系统集成厂商占据中国机器人企业数量 90%以上，企业营收超过 1 亿元的少于 100 家，80%的企业营低于3,000 万元，呈现“数量多、规模小、产值不高”的现状。
04
建筑机器人的技术智能化
不同类型的建筑机器人通常需要具有可移动性、对外部环境的探测和感知能力同时需要具有处理较为精密的制造、装配等功能的能力。这些复合能力组成在一起，服务于不同应用场景。
SLAM、伺服舵机、传感器以及先进复合材料等技术的进步使得机器人具备了比人更加灵敏的感官和运动系统，更加轻便、精密、灵活和安全。从硬件层面来看，一定程度提升了机器人对复杂环境的适应能力，为其落地应用提供了基础。
SLAM (simultaneous localization andmapping) 是即时定位与地图构建，或同步建图与定位。SLAM 解决机器人在实际环境中的定位与运动导航等问题。即将一个机器人放入未知环境中的未知位置，如何让机器人在行进过程中自行绘制出环境的完整地图，并根据实际情况躲避障碍和规划运动路线的问题。
现阶段SLAM的传感器主要是激光和摄像头，因此行业内将SLAM分为激光SLAM和视觉SLAM两类。
资料来源：CSDN整理
激光雷达是目前较为成熟的机器人感知手段之一，具有精确度高，发展较为成熟的特点，但是成本较为昂贵，同时容易受到外部光照条件的影响，一般适用于室内。视觉感知是目前比较兴起的研究方向，具有成本低的优势，但是精确度较低，同时需要后端算法优化程度高，多传感器融合是未来的发展方向。当前中国机器人行业的 SLAM 技术仍未成熟，在精度和性能稳定性方面仍需进一步的提升， 代表企业有思岚科技、速干科技、布科思等。
05
行业的未来展望
尽管建筑机器人进入建筑领域并逐渐被普及是必然趋势，但短时间，建筑机器人大面积推行还面临着诸多的难点。
- 供给侧：增加行业人才输出
行业人才的缺失是急待解决的问题，“建筑机器人之父”周惠兴说“现在是进入建筑机器人这个行业的最好时期，因为这个行业缺乏人才”。清华大学、同济大学、北京建筑大学等高校从2018年起陆续开设了智能制造相关专业，但目前行业内的专业人才还是有很大的缺失。同时2016年，机器人工程专业在国内本科院校首届招生，与智能建造专业一样起步较晚。可见，在五年内，建筑机器人领域人才会逐步释放，在技术革新和产业升级上有较强的推进作用。
- 需求侧：解决机器人核心技术壁垒，满足多元化需求
同时建筑施工场地的环境极其复杂，具有很强的动态性，建筑机器人会遇到制动性的问题，例如难以运输到高层的建筑环境中、有障碍物阻挡，难以爬坡等情况，这就给建筑机器人的避障、视觉和移动系统带来了很高的要求，需要融合强有力的运动控制系统。同时结合现有的技术发展，国内目前的建筑建造领域已经呈现从产业链下游，综合解决方案提供商，在未来自下而上的发展，切入场景需求等特性会促进产业链上游的核心部件生态加速发展。
- 建立行业标准，推动产业升级
目前建筑领域的智能化趋势明显，随着国家深入推进装配式建筑、建筑数字化、绿色建筑等政策，建筑机器人的未来发展大有可期。但目前在市场上，国内建筑机器人发展领域还是较为空白的，没有形成行业龙头，也正是如此，建筑机器人领域还处于蓝海市场，我们需要更为积极的寻求符合落地场景的项目，共同探索行业的适用性，逐步做到产品化、标准化，最终推动产业化的升级。
