一个
智能建筑学科的发展
最近十年数字技术的快速发展深刻改变了传统的知识结构和学科体系，也影响了传统的建筑设计和土木工程专业。随着人工智能、算法、物联网、机器人等领域科学技术的快速发展，技术发展与传统行业的融合逐渐加深，推动了建筑行业向数字化、网络化、智能化方向转变。工程建设正在进入数字化建设乃至智能化建设的新发展阶段，产业转型升级的需求反向传导到高校和职校，人才培养的缺口凸显。
关于促进智能建筑与建筑工业化协调发展的指导意见
图片来源:http://www.gov.cn/
在国家第十四个五年计划政策的指导下，中国已有44所大学和职业学院开设了智能建筑专业和课程。通过整合机械设计与制造、电子信息与自动化、人工智能等专业知识。，构建跨学科的知识体系，培养全面的专业人才，推动建筑行业的积极变革，解决传统建筑行业的数字化转型问题。但由于新学科建设起步较晚，很多学校面临着师资、软硬件设备和相关课程准备不足的问题。
欧洲和德国的大学在智能建筑的学科设计上具有前瞻性。先进的学术机构，如瑞士苏黎世联邦理工学院和德国斯图加特大学，分别于2005年和2008年将机器人和计算机技术引入建筑和土木工程学院。通过几年的发展，他们已经成为顶尖的数字化建设学院，拥有强大的师资力量和多学科融合的课程，培养了大量的先进技术。它已在规划、设计、施工等领域得到应用。，创作出许多优秀的建筑作品，并持续引领全球建筑技术的学术和产业前沿。
近年来，美国麻省理工学院、宾夕法尼亚大学、密歇根大学、纽约理工学院、加州大学洛杉矶分校、加泰罗尼亚高等建筑学院、卡耐基梅隆大学、迈阿密大学的智能建筑课程逐渐从最初的探索走向成熟。这门课程受欢迎的背后原因正如宾夕法尼亚大学机器人和自主系统课程负责人罗伯特·斯图尔特·史密斯教授所说:“新的学科是为了让学生能够更好地应对建筑行业的快速变化。在不久的将来，自动化、机器人和软件设计将重新定义建筑学科。教师要有强烈的责任感，为行业培养能适应快速技术变革的复合型人才。”甚至这门课程也开始渗透到预科和高中的STEM教育中。比如佛罗里达州的达尼丁高中就开设了ARC课程，为学生提供多元化的学术培训和职业培训。
瑞士苏黎世联邦理工学院Image: https://ita.arch.ethz.ch
斯图加特大学计算设计学院图片来源:https://parametric-architecture.com
智能建筑学科发展在海外备受关注，并日益向各级高校蔓延。通过先进的实验室软硬件建设、多学科课程设计和与建筑企业广泛的产学研项目实践，在行业内形成了梯队式的人才培养体系。
二
浙江大学智能建筑中心简介
浙江大学智能建筑中心受浙江大学土木工程学院委托，于2018年初步建成，为本科生和研究生提供学习和实践数字化建筑基础知识和技术研发的机会。大团队核心成员来自联邦理工苏黎士学院、德国斯图加特大学、加州大学洛杉矶分校等高校，参与过多个国外智能建筑实践案例，如ICD缝合木壳、Buga Fiber Pavilio、Dfab House等项目。凭借国内外智能建筑的知识积累和实践经验，大捷与学院同步合作，构建对标国外顶尖数字化建筑实验室的标准化课程体系。1.实验室建设
智能建筑课程建设的核心是数字化建筑技术的实践。学生利用计算机技术控制机器人和制造设备，进行材料技术和施工技术的数字化训练。大捷根据土木建筑学院的教学目标，对实验室机器人设备进行了详细的规划设计，创新性地采用了双机械臂与加工平台13轴联动的方案，在有限的物理空室中为教学实践提供了最大化、最灵活的机器人布局。
双机器人协同热线切割
在2018年落地的一期项目中，实验室的主要功能是曲面成形工艺，包括铣削和热线切割。ROBIM仿真平台用于两个机器人的协作，实现了加工路径和加工时间的耦合，实现了复杂三维曲面的一次性切割成型。通过在计算机上的实际操作，学生可以感受智能建筑机器人的实际应用，增强对建筑造型设计可实现性的认知。
二期工程对实验室进行了整体升级，在原有的两个机械臂上增加了木结构制作执行工具和相关工具库，增加了两个带AR设备的移动小负载机械臂系统，为学生学习机器人制造相关课程提供了更全面的设备支持，也为进一步探索多品类建筑材料和数字化施工技术奠定了基础。2021年项目三期新增了大捷智能3D打印机器人系统和侧挂导轨装配机器人系统，同时进一步升级了教学软件。为软件教师和学生提供了二次开发的接口，可以满足不同教学设计方案的研究和测试需求。
一期工程二期工程针对一般教学场景，大杰提供的ROBIM软件可以通过图形化编程实现更简单友好的人机交互方式，消除计算机编程和传统机器人编程的学习门槛，对施工工艺进行全过程虚拟仿真，实现从设计模型到机器人加工程序的自动转换。
ROBIM软件的图形化编程与仿真
对于开发场景，ROBIM软件为各种机器人提供实时通信接口，为各种视觉传感器提供特殊应用接口和实时通信接口。多硬件适配的ROBIM平台可以满足智能建筑师生多样化的科研需求。
多硬件适配
2.课程设计
浙江大学土木工程学院于2018年开设了“数字设计与机器人建造”课程，并邀请全球参与课程的设计。基于浙大“以人为本、综合培养、求新求优”的教学理念，大捷鼓励学生利用机器人软硬件技术进行建筑设计与施工创新，旨在普及学科基础知识，提升施工实践经验。
浙江大学数字设计与机器人建造课程答辩
每学期课程主要分为三个部分:智能建筑概论、数字化软件教学和机器人建筑实践。课程中引入了参数化设计、机械仿真找形和有限元分析等数字化工具。通过ROBIM软件的教学、演示和模拟，帮助学生培养面向建筑的辩证设计思维方式，优化设计方案，深入研究建筑材料的材料特性和成型工艺。结合多元化智能建筑实验室设备的优势，该课程不仅可以培养学生在建筑、计算机和机器人及自动化方面的逻辑思维能力，还可以帮助学生提高智能建筑的实践技能。
经过三年的系统教学和实践，浙江大学建筑专业的学生利用智能建筑技术实现了对各种建筑材料和制造工艺的理论研究和创新实践，培养了他们对机器人和计算机技术的浓厚热情和研究精神。同时，也有部分学生凭借优秀的作品集，成功申请到欧美知名大学智能建筑、计算机辅助设计相关的研究生学位。
三
大世界智能建筑学科建设实践
三年来，大捷与华南理工大学、Xi交利物浦大学、同济大学、南通大学、冯佳大学等台湾高校合作建设智能建筑实验室，提供机器人软硬件维护升级，配合专业教师进行课程设计，逐步形成了一套系统全面的智能建筑新学科人才培养方案，包括机器人设备咨询、智能建筑课程设计、人才培养、产学研合作等。华南理工大学冯佳大学1.机器人设备咨询
大世界团队通过前期与负责实验室团队的认真沟通，明确了学院的研究发展方向和实验室功能需求，然后进行了分析和实地调研，定制了实验室机器人设备方案，专门选择和设计了机械臂、外轴系统、末端执行工具系统、电气控制系统、ROBIM软件系统等。，最终形成满足不同学科教学需求的智能化实验室建设方案。
针对建筑领域的不同细分领域，如设计、土木工程、室内、景观等。，达杰可提供60多种机器人制造工艺解决方案，涵盖金属、木材、水泥、新型复合材料等各种建材。师生可以利用ROBIM的图形化编程功能，快速从虚拟设计连接到机器人制作，完成从建筑模型到1: 1全尺寸建筑打样的搭建实验。
2.智能建筑课程设计
国外智能建筑课程已趋于标准化。例如，宾夕法尼亚大学Stuart Weitzman设计学院在课程中增加了脚本、软件和机器人编程，以辅助建筑设计。卡内基梅隆大学的建筑硕士课程增加了机器人学习和可持续计算。斯图加特大学强调课程必须基于底层逻辑，进行计算机仿生研究和设计，充分发挥材料特性的可编程优势。
基于以上高校课程建设重点，大捷构建了一套以数字化设计为基础，以智能机器人建造为工具，以材料与技术研究为载体，以建筑产品功能实现为成果导向的实验室课程教学框架。还重点介绍了计算机编程在数字化设计过程中的应用、基于新材料特性的生产技术研发、智能机器人加工方法的实现。
3.人才培养与产学研合作
达杰在上海嘉定设立智能建筑人才培养基地，与学校、科研机构进行产学研合作，为合作机构师生提供技术培训和实习机会，定期组织线下参观学校，举办沙龙活动，建立学校与学校、学校与企业之间智能建筑学术技术交流的纽带。
四CiBER联盟助力智能建筑
2019年，达杰与新加坡马飞机器人共同成立了CiBER国际建筑机器人产业联盟，吸引了领先的建筑企业、建筑技术企业、机器人制造商、软件开发商、材料开发商等来自世界各地，致力于打造行业顶尖的智能建筑学术集群，打造建筑技术工作者的技术交流平台。CiBER优秀会员公司的CEO/CTO会不定期在全球分享技术。世人都知道，行业不断的技术创新来源于学科知识的积累和创造，科技的快速发展也对学校的人才培养提出了更高的综合要求。大杰希望与CiBER的技术专家一起，将跨行业的前沿硬技术实践转移到各高校的课程设计和科研工作中，帮助行业培养复合型、创新型人才。
智能建筑学科建设任重道远。未来，大捷将携手CiBER不断壮大联盟队伍，与政府、高校、企业强强联手，共同探索智能建筑的理论与实践，构建标准化的智能建筑课程体系，为建筑行业新型人才的培养和发展提供更加广泛的支持，为国家建筑产业化目标提供充足的梯队人才和从业人员。
参考资料:
1 . https://ita . arch . ethz . ch/the-institute . html
2 . https://parameter-architecture . com
3 . https://taubmancollege . umich . edu
4 . https://ar connect . com
5 . https://www . design . upenn . edu/architecture/graduate/people/Robert-Stuart-Smith
6 . https://www . pcsb . org/domain/3608
