现如今随着机器人的身影出现在各个领域，使用机器人来构造建筑也似乎成了一个好主意。尤其是让机器人替代泥瓦匠去从事一些简单重复的工作，如砌砖，现在看来是一个比较有前途的发展方向。

然而，虽然近年来各国相继发明了一些砌砖机器人，如美国和澳洲，但是就砌墙这份工作而言，利用规整砖块建造一堵疏密度和弯曲度都非常精确的墙对于机器人来说不是难事，但一旦涉及到用不规则的材料构建建筑，机器人就难堪大任了。

众所周知，砖块等规整建筑材料是人类社会发展到一定阶段才有的产物，在这些材料出现之前，人类建筑师能把奇形怪状的材料有技巧地整合在一起，造出牢固、持久的建筑，直到现在，创造性思维依然是人类建筑师从业的最重要的能力之一，而这正是如今的机器人所欠缺的。

和机器人相比，人类在一些能被标准化的建筑流程上存在劣势，如砖块之间的疏密度和建筑的各种角度，人类难以做到机器人那么“刻板”、严整。但在面对一些形状、尺寸不一的建筑材料时，人类仍具有巨大优势。

在今年的ICRA大会上，来自苏黎世联邦理工学院（ETH）的研究人员展示了一款新型机器人。这款机器人能够应对一些人类更擅长处理的具有复杂变化性的事情，如通过周密的计划和轻柔的触碰尝试把一些不规则的石灰岩石块垒成塔。

正如前文提到的，目前使用不规则的建筑材料进行搭建对于机器人来说还是一个不小的技术难题，虽然这对人类（或者说大部分人）来说简直轻而易举。在搭建过程中，岩石检测、物理模拟、抓取、放置都是机器人自主完成的，但是有一点略有作弊嫌疑：在实验之前，研究人员已经通过3D扫描记录了每一块石头的相关物理信息，并在系统中预先生成了所有可能的构建模型，机器人需要做的只是简单的匹配和排除工作。

硬件配置包括UR10机械手臂，Robotiq 3指夹具，FT150力矩传感器和Intel RealSense SR300 RGB-D相机

实验中的石块都是均质的石灰岩，所以都有精确的可预测的重心。正如视频所示，机器人的堆叠过程并不顺利，它在堆叠每个石头的过程中都会产生微小错误，石块本身也存在不稳定性，这都提高了下一块石块的堆叠难度。在视频和论文中，机器人用4块石头垒起了一个塔，但作者表示，实际上机器人最多能垒起6块石头，要知道这对于没有经过相关训练的人类来说都是一个不小的挑战。

上图.石块几何图形扫描；左中图.机器人自主将石块放置到相应位置；右中图.机器人自主建模并选择选择稳定堆栈模型;左下图.机器人尝试构建堆栈模型；右下图.运动轨迹规划

研究人员设计这款机器人的目的是想要研发环保型建筑机器人，让机器人能利用任意建筑材料，如路边的岩石，在不经过其他处理方式及不使用粘结剂（如混凝土等）的前提下，自主搭建起坚硬牢固的建筑。

为了实现这一设想，机器人需要一些额外的辅助工作，如通过3D扫描岩石块体来确定其重心（如果石块是非均质的，确定重心将会变得极其困难）。目前这款机器人确定石块重心的方式是将石块抛到空中，通过观测其翻转状态来确定重心。

对于更加复杂的平衡体系，正如视频中所展示的那样，机器人将在很大程度上需要依靠灵活的机械臂来进行位置调整。尤其是当侦测到某一块石头重心不稳时，机器人需要即时作出细微调整来提供重心补偿。未来，研究人员期待能教会机器人搭建更加复杂的建筑，如拱门和堡垒。同时，他们也在拓宽机器人的应用范围，思考如何用机器人堆叠园林用的景观石。

在本届ICRA2017大会上，ETH发表的论文名为“AutonomousRobotic Stone Stacking with Online next Best Object Target Pose Planning”，作者为Fadri Furrer, Martin Wermelinger, Hironori Yoshida, Fabio Gramazio, Matthias Kohler, Roland Siegwart, 和Marco Hutter等。