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In bedeutenden Branchen der deutschen Wirtschaft, wie beispielweise der Automobilindustrie oder dem Gesundheitswesen, ist der Einsatz von Robotik als Automatisierungslösung für Fertigungsprozesse und medizintechnische Anwendungen bereits seit einigen Jahrzehnten stark etabliert. Mindestens genauso lange werden auch in der deutschen Bauwirtschaft enorm große Potenziale durch den Einsatz von robotischen Technologien gesehen. Hier kann heute jedoch nicht von einer flächendeckenden Implementierung gesprochen werden. Während in der Vorfertigung robotische Systeme bereits standardmäßig eingesetzt werden, bedarf ihre Implementierung auf Baustellen weiter intensiven Forschungsbemühungen.

Baustellen stellen für den Einsatz von Robotern ein besonders hohes Anforderungsprofil dar, da sie ihren Charakter im Vergleich zu anderen Produktionsstätten ständig wechseln und zudem eine starke Witterungsabhängigkeit aufweisen. Hierdurch muss sich ein Roboter auf Baustellen im Gegensatz zu Robotern, die außerhalb der Baustelle eingesetzt werden, permanent in einer unstrukturierten, vielfältigen und sich dynamisch ändernden Umgebung zurechtfinden können. Zudem erfordern die komplexen Tätigkeiten auf der Baustelle oft, dass die Roboter in der Lage sind, sich zur Arbeitsfläche eines Bauelements zu bewegen und/oder sich dort zu positionieren und direkt mit menschlichen Fachkräften zusammenzuarbeiten. In diesem Zusammenhang ist es für den Roboter unerlässlich, umfassende Analysen der umgebenden Umweltbedingungen durchzuführen, um z. B. die Sicherheit der Fachkräfte auf Baustellen Menschen gewährleisten zu können.

Jüngste Entwicklungsfortschritte im Bereich von robotischen Technologien verstärken nun die Chance, dass robotische Systeme die deutsche Bauwirtschaft in den nächsten Jahrzenten tatsächlich flächendeckend verändern werden. Insbesondere mit der Entwicklung von datengesteuerten Techniken wie dem maschinellen Lernen und Computer Vision können fortschrittlichere Algorithmen entwickelt werden, um die Automatisierung auf Baustellen durch robotische Systeme zu erhöhen. In diesem Zusammenhang veröffentlichen Forscher in den letzten Jahren vermehrt Artikel über die Anwendung von robotischen Lösungen, mit denen in Zukunft ein breites Spektrum an robotischen Anwendungen auf Baustellen realisierbar erscheinen.

Einen Forschungsschwerpunkt stellen stationäre Systeme dar, welche dadurch charakterisiert werden, dass sie, wie ortsunveränderliche Industrieroboter, an einem festen Standort auf der Baustelle installiert werden und dort vordefinierte Bewerungsabläufe ausführen. Ihr Einsatz auf Baustellen ist aktuell noch eine Herausforderung, jedoch ist mittelfristig damit zu rechnen, dass aus den zivilen Konzepten, die derzeit untersucht werden, erste einfache kommerzielle Anwendungen hervorgehen werden. Insbesondere stationäre Systeme zur Ausführung monotoner und körperlich anstrengender Tätigkeiten sind bereits gut erprobt und versprechen ein wachsendes Anwendungspotenzial. Beispiele hierfür sind Systeme, die Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen im Fassadenbau auftragen oder Außen- und Innenwänden nach dem klassischen Mauernprinzip (bzw. mittels 3D-Druck) im Gebäudebau errichten. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen beispielsweise im Bereich des Bauabfallrecyclings, um Abfallstoffe zu sortieren.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt im Bereich der Robotik ist die Entwicklung von mobilen Systemen. Sie können sich an wechselnde Einsatzbedingungen auf Baustellen anpassen und sich dynamisch fortbewegen, um ihren Standort auf Baustellen bedarfsgerecht zu wechseln. Erste Anwendungen bestehen heute bereits darin, Baufortschritte zu dokumentieren und mit Daten der Bauwerksdatenmodellierung (Building Information Modeling; kurz: BIM) abzugleichen, Bauwerke und -stellen zu überwachen, Baumaterialien, Anlagen und Ausrüstungen zu transportieren und Bautätigkeiten selbstständig auszuführen. Beispiele hierfür sind etwa Kletterroboter zur Überwachung von Stahlkonstruktionen, Drohnen, die Schweißnähte an Brücken kontrollieren, Gerüst-Roboter zum Transport schwerer Teile, Fassaden-Roboter, die Gebäude mit Fenstern bestücken oder Bohr-Roboter, die Bohrungen für Installationen im Bereich Heizung, Klima und Lüftung vornehmen. Aktuelle Prototypen verdeutlichen, dass mobile Roboter in Zukunft z. B. (Warn-)Informationen darstellen können oder zur Sanierung mit Giftstoffen, wie Asbest, eingesetzt werden können.

Ziel des Einsatzes von robotischen Lösungen auf Baustellen ist es dabei, bauspezifische Herausforderungen wie z. B. schlechte Leistungen in Bezug auf Produktivität, Qualität, Kosten, Entscheidungsprozesse, sowie Gesundheit und Sicherheit durch den Einsatz von robotischen Systemen zu bewältigen. Gleichzeitig wird die Robotik auch als eine mögliche Antwort auf den sich weiterhin verstärkenden Fachkräftemangel sowie die immer höher werdende Altersstruktur in der Baubranche gesehen.