先进的AI正在推动挖掘机和装载机的智能化自动作业，在缓解行业严峻劳动力短缺的同时，实现显著的生产效率提升。我们采访了相关领域的专家，深入解析其实现路径。
自动化技术正日益重塑建筑施工格局。从在高危环境中作业的远程操控推土机，到利用AI优化土方作业的智能系统，行业正经历一场有望重新定义生产率、安全性和运营效率的技术革命。尽管采矿行业早已广泛应用自动驾驶矿用卡车和自动化钻探系统，但施工现场由于工况高度动态、项目要求不断变化，为自动化带来了更大的挑战。然而，正是在这种复杂性之中，蕴藏着价值的机遇。这一变革、将智能自动化引入全球各地施工现场挖掘机和装载机的正是瑞士公司Gravis Robotics。
作为一家从苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）分离出来的技术型初创公司，Gravis Robotics受益于瑞士蓬勃发展的机器人产业——该国吸引了谷歌和Anthropic等全球科技巨头的重大投资。Gravis Robotics的执行官Ryan Luke Johns介绍了公司不同寻常的起源。“我们初来自一个研究实验室，该实验室将基于AI的控制技术应用于四足机器人，后来开始探索如何将这些技术转移到瑞士梅锐（Menzi Muck）公司的步履式挖掘机上，”他说。“终，我们将这种先进的控制系统移植到了更常规的液压机械上。”
变革背后的技术
Gravis Robotics解决方案的核心是其名为Rack的改装套件。该系统集成了五颗环视摄像头（surround-view cameras）、用于3D感知的激光雷达传感器、强大的车载计算单元、GPS定位系统，以及一款名为Slate的无线平板界面。这项技术可将传统挖掘机和装载机转变为具备自主作业能力的智能机械，同时保留完整的人工操作功能。
Slate平板在用户界面设计上实现了关键突破。与传统机械控制系统只显示晦涩的高程数据不同，Slate提供直观、实时的三维可视化：蓝色区域表示需要挖除的物料，绿色代表已达设计标高，黄色或红色则提示需要回填。随着作业推进，该视觉系统持续更新，无论自主还是手动模式，操作手都能获得即时反馈。
该系统的智能源于在模拟环境中、针对无数地形条件训练的机器学习算法。与依赖固定规则不同，AI通过分析液压压力数据判断土壤硬度，并结合地形形状与GPS信息，自主优化挖掘策略。终，系统能在松软泥土到隐藏岩石等各种地质条件下，始终实现满斗装载，并常在特定任务中超越经验丰富的操作手。
“当地面非常松软时，它会挖得极满，”Johns说。“如果遇到看不见的岩石，它会轻柔试探，依旧装满一斗而不被卡住。”这种“触觉”带来稳定的作业循环时间，在基准测试中，生产效率可比人工操作提升高达30%。
多项技术因素的交汇，使Gravis Robotics的愿景成为可能。“自动驾驶汽车领域的巨大机遇，让激光雷达、摄像头和边缘计算等硬件成本大幅下降，”Johns表示。“同时，AI能力的提升，也让机器能够适应地面与工地的复杂变化。”
然而，Gravis Robotics必须解决与不同液压系统集成的难题。“液压系统的行为会因制造商、吨位等级和接口而异，”Johns说，“即便是同一品牌、同一型号的两台机器，或同一台机器在不同时间，性能也可能出现差异。我们的解决方案能够适应这些差异，化设备的可控产能。我们提供兼容电液直控与常规液压先导两种机型的接口方案。真正的挑战——也是我们AI原生路线的核心价值——在于让同一个自主代理去适配这些变化。基于学习的AI会针对每台机器独特的液压与几何特性进行自适应，使一套软件即可覆盖不同泵和液压配置。”
随着建筑行业对自动化的接受度提升，主机厂正加速向电液机型转型。“从传统的液压先导控制转向电子手柄信号，让我们只需插入改装电脑就能直接操控机器，”Johns表示。
推动OEM厂商采用
自与梅锐（Menzi Muck）合作以来，Gravis Robotics已接连拿下多家头部工程机械厂商。在2025年4月的德国宝马展上，公司同时出现在五大展台：在迪万伦（Develon）展区演示自主卡车装车；与梅锐（Menzi Muck）联合直播远程遥控；携手凯斯（Case）发布自主装载机；亮相住友（Sumitomo）展位；并在自家展台展出自动化的洋马（Yanmar）机型。
其中分量的合作，是与KTEG的联手。KTEG是日立建机与德国、奥地利、波兰日立代理商Kiesel Technologie Entwicklung的合资企业。双方基于ZE135电池驱动挖掘机，展示了“自动化+电动化”的叠加效应。
“在我们的宝马演示区，机器完全无人化作业，”KTEG市场与销售支持经理Timo Vestweber说，“它通过平板接收‘挖沟’等任务指令，随后独立执行。零排放与人工智能的结合，把KTEG ZE135推向全新创新高度，也描绘了未来施工‘无人、无排放’的蓝图。”
应对行业问题
从劳动力短缺到生产效率需求，建筑行业正面临着自主技术致力于解决的诸多挑战，正如Johns所言："当人们想到这个行业的自动化时，他们认为首要目标应该是让驾驶室里的操作员下岗。然而我们的目标是提高生产力——在减少人工校验导致的低效返工的同时，完成更多土方作业。审视行业需求时，劳动生产力持续下降与工人短缺并存——这正是亟待解决的重大问题。我们的目标是将作业效率提升30%，无论是通过50%自动化+50%人机协作，还是90%自动化+10%人机协作的模式达成——对客户而言都意义重大，因为他们能以现有操作人员实现更高产出。"
尽管自动挖掘机仍处于研发阶段，Vestweber同样认同Johns关于这项技术提升生产力的潜力认知。"这类设备具有全天候作业的潜能，将缩短项目工期，让承包商更高效利用资源并节约成本——同时也意味着他们能承接更多工程，提升盈利能力。系统在执行环节也能创造效益，例如在挖掘场地物料时，只有技艺精湛的经验丰富操作员才能达到自主系统的精度水平。此外，通过运用大数据，它们还能实现自我效能评估与预测性维护。"
关于操作人员的安全考量，Vestweber特别指出自主设备如何将事故率控制在限度："操作员将彻底脱离危险作业环境。自主机械也不会因人员疲劳而产生操作失误。"
扩大应用
Gravis Robotics公司专注于挖掘机和装载机的研发策略，映射出当前的市场现实——在不计入运输卡车的情况下，这两类设备约占工程机械销售总量的90%。目前其智能系统已部署于瑞士、德国、荷兰、日本、英国和美国等多个国家的施工现场，公司正着力扩大应用范围，以收集不同工况和机型下的运行数据。
"行业反响令人鼓舞，"约翰斯指出，"市场普遍认识到自动化转型已是必然趋势。现在的核心问题在于：我们如何快速将系统交付终端用户，从而获取关键反馈——这既能帮助我们理解如何共同将技术融入实际施工场景，也能指引我们共同塑造未来的行业生态格局。"
这种广泛部署的价值已超越单机性能范畴。"让系统在多类工地、多种机型上实现规模化应用才能化其优势，"Johns阐释道，"这使我们能够全面审视实际效果，确凿地宣告——我们正持续为生产力提升提供稳定助力。"
展望未来，KTEG看到了将自主系统扩展到更大机型上的潜力，届时经济效益会更加显著。“自主系统的成本在小型机型上差不多，”Vestweber表示，“但从产量——即每小时搬运的物料量——来看，它在大型挖掘机上会变得更加划算。”
自主化的未来
科技企业与传统设备制造商的合作标志着工程机械领域的新纪元。"终端用户和设备制造商的核心动力在于提前把握自主化技术的未来，"Johns指出，"我们正汇聚行业关键参与者，共同创造价值并推动产业进步。这对所有参与者而言都是激动人心的时刻。"
面对劳动力短缺与生产效率的双重挑战，建筑行业正通过自主技术探寻发展新路径。未来建设的关键并非消除人的因素，而是通过以人为本的解决方案增强人类能力——以智能增强实现以往难以企及的效率与精度水平，终构建人机协同的新生态。
