Robotų gamintojas gali pakeisti pastatų statybos būdą

Aštuntajame dešimtmetyje robotai sukėlė revoliuciją automobilių pramonėje, atlikdami įvairias užduotis patikimiau ir greičiau nei žmonės. Visai neseniai kitų pramonės šakų gamybos linijose pradėjo atsirasti naujos kartos švelnesni robotai. Šios mašinos gali atlikti subtilesnes ir sudėtingesnes užduotis, pavyzdžiui, pakuoti salotas. Ši galinga nauja darbo jėga yra pasirengusi pakeisti gamybą tokiais būdais, kuriuos kol kas sunku įsivaizduoti.

Tačiau statybų pramonė yra sudėtingesnė nei daugelis kitų. Statybvietės yra sudėtinga aplinka, kuri nuolat kinta. Bet kuris robotas turi būti pakankamai galingas, kad galėtų valdyti sunkias medžiagas, bet lengvas ir pakankamai mažas, kad galėtų patekti į standartinius pastatus, ir pakankamai lankstus, kad galėtų naršyti reljefą.

Tai didelis klausimas, tačiau galima nauda yra didžiulė. Statybiniai robotai leistų naujo tipo sudėtingas konstrukcijas surinkti vietoje, o ne tolimose gamyklose, o paskui gabenti į vietą. Tai leidžia vietoje pastatyti naujų tipų konstrukcijas, iš tikrųjų šias struktūras galima modifikuoti realiu laiku, kad būtų galima netikėtai pakeisti aplinką.

Taigi, kas yra statybinių robotų naujausia technika?

Šiandien mes gauname atsakymą dėl Markuso Giftthalerio darbo ETH Ciuriche Šveicarijoje ir kelių draugų, kurie sukūrė naujos klasės robotą, galintį sukurti naujas konstrukcijas statybvietėje. Savo naująjį robotą jie vadina „In Situ Fabricator“1 ir šiandien parodo, ką jis sugeba.

In Situ Fabricator1 sukurtas iš apačios į viršų, kad būtų praktiškas. Jis gali statyti daiktus naudojant įvairius įrankius, kurių tikslumas mažesnis nei penki milimetrai, jis yra sukurtas veikti pusiau autonomiškai sudėtingoje kintančioje aplinkoje, gali pasiekti standartinės sienos aukštį ir tilpti pro įprastas duris. Jis yra atsparus dulkėms ir vandeniui, maitina standartinę elektrą ir turi atsarginę bateriją. Be viso to, jis turi būti prijungtas prie interneto, kad architektas prireikus realiu laiku galėtų pakeisti bet kokius planus.

Tai sudėtingas tikslų rinkinys, tačiau „In Situ Fabricator1“ dažniausiai juos pasiekia. Jame yra kamerų rinkinys, leidžiantis pajusti aplinką, ir galingi integruoti procesoriai, skirti naršyti ir planuoti užduotis. Jame taip pat yra lanksti, galinga robotinė ranka, skirta statybiniams įrankiams padėti.

Siekdami parodyti savo galimybes, „Giftthaler“ ir bendradarbiai panaudojo jas pastatydami porą konstrukcijų eksperimentinėje statybų aikštelėje Šveicarijoje, pavadintoje „NEST“ (Next Evolution is Sustainable Building Technologies). Pirmoji – 6,5 metro ilgio ir dviejų metrų aukščio dvilapė banguota plytų siena, sumūryta iš 1600 plytų.

Netgi teisingai pastatyti tokią sieną statybvietėje yra sudėtinga užduotis. In Situ Fabricator1 tai daro lygindamas iš jutiklių surinktą statybvietės žemėlapį su architekto planais. Tačiau net ir tokiu atveju jis turi turėti pakankamai lankstumo, kad galėtų kilti nenumatytų problemų, tokių kaip nelygus reljefas arba medžiagos nuslinkimas, dėl kurio pakeičiama konstrukcijos forma.

Norint visiškai išnaudoti su dizainu susijusias galimybes naudojant tokį robotą gamybai, būtina išnaudoti ne tik šio roboto manipuliavimo įgūdžius, bet ir galimybę grąžinti jo jutimo duomenis į projektavimo aplinką, tarkime, Gifttaleris ir kt.

Gauta siena, kurioje visos plytos išdėstytos septynių milimetrų tikslumu, yra įspūdinga konstrukcija.

Antroji užduotis buvo suvirinti laidus ir suformuoti sudėtingą lenktą plieninį tinklelį, kurį galima užpildyti betonu. Vėlgi, „In Situ Fabricator1“ lankstumas pasirodė esąs itin svarbus. Viena suvirinimo problemų yra ta, kad procesas sukuria įtampą, kuri gali nenuspėjamai pakeisti bendrą konstrukcijos formą. Taigi kiekviename statybos etape robotas turi įvertinti konstrukciją ir leisti bet kokius formos pokyčius, kai suvirina kitą laidų rinkinį. Vėlgi, NEST rezultatai yra įspūdingi.

Žinoma, „In Situ Fabricator1“ nėra tobulas. Kaip principo įrodymą, „Giftthaler“ ir bendrai naudoja jį, kad nustatytų naujos kartos statybinių robotų patobulinimus. Vienas iš jų yra tai, kad beveik 1,5 metrinės tonos „In Situ Fabricator1“ yra per sunkus, kad galėtų patekti į daugelį standartinių pastatų – būsimų mašinų tikslas yra 500 kilogramų.

Tačiau bene didžiausia problema yra praktinis robotų rankų jėgos ir lankstumo apribojimas. „In Situ Fabricator1“ gali manipuliuoti iki maždaug 40 kilogramų sveriančiais objektais, tačiau idealiu atveju turėtų sugebėti tvarkyti net 60 kilogramų sveriančius objektus.

Tačiau tai išstumia jį prieš praktinę ribą. In Situ Fabricator1 rankena valdoma elektros varikliais, kurie nesugeba apdoroti sunkesnių daiktų tokiu pat tikslumu. Be to, elektros varikliai yra žinomi nepatikimi statybvietėse esančiomis sąlygomis, todėl dauguma sunkiųjų mašinų šiose aikštelėse yra hidraulinės.

Taigi „Giftthaler“ ir bendradarbiai jau ieško sprendimo. Šie vaikinai sukūrė ir pagamino hidraulinę pavarą, kuri gali valdyti naujos kartos roboto ranką, o sunkesnius objektus valdyti patikimiau ir tokiu pat tikslumu. Jie jau naudoja šį dizainą kurdami naujos kartos statybinį robotą, kurį vadina „In Situ Fabricator2“, kuris turėtų būti paruoštas iki šių metų pabaigos.

Visa tai rodo didelį pažadą statybų pramonei. Kitos grupės išbandė pažangą, pvz., naujų pastatų 3-D spausdinimą. Tačiau reikšmingas 3D spausdinimo apribojimas yra tas, kad pastatas negali būti didesnis nei 3D spausdintuvas. Taigi robotas, galintis sukonstruoti didesnius už save daiktus, yra naudingas pažanga.

Tačiau laukia reikšmingas darbas. Statybų pramonė iš prigimties yra konservatyvi. Palyginti ilgas naujų pastatų kūrimo laikas (jau nekalbant apie su tuo susijusią biurokratiją), statybos įmonėms sunku investuoti į tokį aukštųjų technologijų metodą.

Tačiau Giftthaler ir bendradarbiai turėtų padėti tai įveikti ir parodyti robotų gebėjimą sukurti visiškai naujas struktūras. Bus įdomu sužinoti, ar jie gali padaryti statybų pramonei tai, ką robotai padarė ir toliau daro automobiliams.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1701.03573 : Mobilus robotų gamyba 1:1 masteliu: In situ Fabricator

paslėpti