Το Robotic Fabricator θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο κατασκευής των κτιρίων

Πίσω στη δεκαετία του 1970, τα ρομπότ έφεραν επανάσταση στην αυτοκινητοβιομηχανία, εκτελώντας ένα ευρύ φάσμα εργασιών πιο αξιόπιστα και γρήγορα από τους ανθρώπους. Πιο πρόσφατα, μια νέα γενιά πιο ήπιων ρομπότ έχει αρχίσει να εμφανίζεται σε γραμμές παραγωγής σε άλλες βιομηχανίες. Αυτά τα μηχανήματα είναι ικανά για πιο λεπτές, αστείες εργασίες όπως η συσκευασία μαρουλιού. Αυτό το ισχυρό νέο εργατικό δυναμικό πρόκειται να φέρει επανάσταση στην κατασκευή με τρόπους που είναι, ακόμη, δύσκολο να φανταστούμε.



Αλλά η οικοδομική βιομηχανία είναι πιο δύσκολη από πολλές άλλες. Τα εργοτάξια είναι πολύπλοκα περιβάλλοντα που αλλάζουν συνεχώς. Οποιοδήποτε ρομπότ θα πρέπει να είναι αρκετά ισχυρό για να χειρίζεται βαρύ υλικό, αλλά ελαφρύ και αρκετά μικρό ώστε να εισέρχεται σε τυπικά κτίρια και αρκετά ευέλικτο για να πλοηγείται στο έδαφος.

Αυτό είναι ένα μεγάλο ερώτημα, αλλά τα πιθανά οφέλη είναι τεράστια. Τα κατασκευαστικά ρομπότ θα επέτρεπαν τη συναρμολόγηση νέων τύπων σύνθετων κατασκευών επί τόπου και όχι σε μακρινά εργοστάσια και στη συνέχεια να μεταφερθούν στην τοποθεσία. Αυτό επιτρέπει τη δημιουργία νέων τύπων κατασκευών στη θέση τους, πράγματι αυτές οι δομές θα μπορούσαν να τροποποιηθούν σε πραγματικό χρόνο για να επιτρέψουν τυχόν απροσδόκητες αλλαγές στο περιβάλλον.





Ποια είναι λοιπόν η τελευταία λέξη της τεχνολογίας για τα ρομπότ κατασκευών;

Σήμερα λαμβάνουμε μια απάντηση χάρη στη δουλειά του Markus Giftthaler στο ETH της Ζυρίχης στην Ελβετία και μερικούς φίλους που έχουν αναπτύξει μια νέα κατηγορία ρομπότ ικανών να δημιουργούν νέες δομές σε ένα εργοτάξιο. Ονομάζουν το νέο τους ρομπότ In Situ Fabricator1 και σήμερα δείχνουν τι είναι ικανό.

Το In Situ Fabricator1 έχει σχεδιαστεί από κάτω προς τα πάνω για να είναι πρακτικό. Μπορεί να κατασκευάσει αντικείμενα χρησιμοποιώντας μια σειρά εργαλείων με ακρίβεια μικρότερη από πέντε χιλιοστά, έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί ημιαυτόνομα σε ένα περίπλοκο μεταβαλλόμενο περιβάλλον, μπορεί να φτάσει στο ύψος ενός τυπικού τοίχου και μπορεί να χωρέσει μέσα από συνηθισμένες πόρτες. Και είναι αδιάβροχο και στη σκόνη, εξαντλείται η τυπική ηλεκτρική ενέργεια και διαθέτει εφεδρική μπαταρία. Εκτός από όλα αυτά, πρέπει να είναι συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο, ώστε ένας αρχιτέκτονας να μπορεί να κάνει αλλαγές σε πραγματικό χρόνο σε οποιαδήποτε σχέδια, εάν είναι απαραίτητο.



Αυτοί είναι ένα δύσκολο σύνολο στόχων, αλλά αυτοί που ο In Situ Fabricator1 ικανοποιεί σε μεγάλο βαθμό. Διαθέτει ένα σύνολο από κάμερες για την αίσθηση του περιβάλλοντος και ισχυρούς ενσωματωμένους επεξεργαστές για πλοήγηση και προγραμματισμό εργασιών. Διαθέτει επίσης έναν εύκαμπτο, ισχυρό ρομποτικό βραχίονα για την τοποθέτηση εργαλείων κατασκευής.

Για να αναδείξουν τις δυνατότητές του, η Giftthaler και οι συνεργάτες της το χρησιμοποίησαν για να κατασκευάσουν ένα ζευγάρι δομών σε ένα πειραματικό εργοτάξιο στην Ελβετία που ονομάζεται NEST (Next Evolution is Sustainable building Technologies). Ο πρώτος είναι ένας δίφυλλος κυματιστός τοίχος από τούβλα που έχει μήκος 6,5 μέτρα και ύψος δύο μέτρα και είναι κατασκευασμένος από 1.600 τούβλα.

Ακόμη και η σωστή τοποθέτηση ενός τέτοιου τοίχου σε ένα εργοτάξιο είναι μια δύσκολη υπόθεση. Το In Situ Fabricator1 το κάνει αυτό συγκρίνοντας τον χάρτη του εργοταξίου που έχει συγκεντρώσει από τους αισθητήρες του με τα σχέδια του αρχιτέκτονα. Αλλά ακόμα και τότε, πρέπει να έχει την ευελιξία να επιτρέπει απρόβλεπτα προβλήματα όπως ανώμαλο έδαφος ή χαλάρωση υλικού που αλλάζει το σχήμα μιας κατασκευής.

Για να εκμεταλλευτούμε πλήρως τις δυνατότητες που σχετίζονται με το σχεδιασμό της χρήσης ενός τέτοιου ρομπότ για κατασκευή, είναι απαραίτητο να αξιοποιήσουμε όχι μόνο τις δεξιότητες χειρισμού αυτού του ρομπότ, αλλά και να χρησιμοποιήσουμε τη δυνατότητα να ανατροφοδοτήσουμε τα δεδομένα ανίχνευσης του στο σχεδιαστικό περιβάλλον, ας πούμε. Giftthaler και συν.



συνεπάγεται τη φύση της επιχείρησης

Ο τοίχος που προκύπτει, στον οποίο όλα τα τούβλα είναι τοποθετημένα σε απόσταση 7 χιλιοστών, είναι μια εντυπωσιακή κατασκευή.

επόμενο μεγάλο πράγμα στην τεχνολογία το 2021

Το δεύτερο καθήκον ήταν να συγκολληθούν τα σύρματα μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα περίπλοκο, καμπύλο χαλύβδινο πλέγμα που μπορεί να γεμίσει με σκυρόδεμα. Για άλλη μια φορά, η ευελιξία του In Situ Fabricator1 αποδείχθηκε κρίσιμη. Ένα πρόβλημα με τη συγκόλληση είναι ότι η διαδικασία δημιουργεί τάσεις που μπορούν να αλλάξουν το συνολικό σχήμα της κατασκευής με απρόβλεπτους τρόπους. Έτσι, σε κάθε στάδιο της κατασκευής, το ρομπότ πρέπει να αξιολογεί τη δομή και να επιτρέπει οποιεσδήποτε αλλαγές σχήματος καθώς συγκολλά το επόμενο σύνολο συρμάτων μεταξύ τους. Για άλλη μια φορά, τα αποτελέσματα στο NEST είναι εντυπωσιακά.

Το In Situ Fabricator1 δεν είναι τέλειο, φυσικά. Ως συσκευή απόδειξης της αρχής, η Giftthaler και οι συνεργάτες τη χρησιμοποιούν για να εντοπίσουν βελτιώσεις που μπορούν να κάνουν στην επόμενη γενιά κατασκευαστικών ρομπότ. Ένα από αυτά είναι ότι με σχεδόν 1,5 μετρικούς τόνους, το In Situ Fabricator1 είναι πολύ βαρύ για να μπει σε πολλά τυπικά κτίρια—500 κιλά είναι ο στόχος για τις μελλοντικές μηχανές.

Αλλά ίσως το πιο σημαντικό πρόβλημα είναι ένα πρακτικό όριο στη δύναμη και την ευελιξία των ρομποτικών βραχιόνων. Το In Situ Fabricator1 είναι ικανό να χειρίζεται αντικείμενα βάρους έως και 40 κιλών, αλλά ιδανικά θα έπρεπε να μπορεί να χειρίζεται αντικείμενα βάρους 60 κιλών.

Αλλά αυτό το ωθεί σε ένα πρακτικό όριο. Ο βραχίονας του In Situ Fabricator1 ελέγχεται από ηλεκτρικούς κινητήρες που δεν είναι ικανοί να χειριστούν βαρύτερα αντικείμενα με το ίδιο επίπεδο ακρίβειας. Επιπλέον, οι ηλεκτροκινητήρες είναι εμφανώς αναξιόπιστοι στις συνθήκες που υπάρχουν στα εργοτάξια, γι' αυτό και τα περισσότερα βαριά μηχανήματα σε αυτά τα εργοτάξια είναι υδραυλικά.

Έτσι, η Giftthaler και οι συνεργάτες εργάζονται ήδη για μια λύση. Αυτοί οι τύποι έχουν σχεδιάσει και κατασκευάσει έναν υδραυλικό ενεργοποιητή που μπορεί να ελέγχει έναν βραχίονα ρομπότ επόμενης γενιάς, ενώ χειρίζεται βαρύτερα αντικείμενα πιο αξιόπιστα και με την ίδια ακρίβεια. Χρησιμοποιούν ήδη αυτό το σχέδιο για να κατασκευάσουν το ρομπότ κατασκευής επόμενης γενιάς που ονομάζουν In Situ Fabricator2, το οποίο θα πρέπει να είναι έτοιμο μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους.

Όλα αυτά δείχνουν σημαντικές υποσχέσεις για την οικοδομική βιομηχανία. Άλλες ομάδες έχουν δοκιμάσει προόδους όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση νέων κτιρίων. Αλλά ένας σημαντικός περιορισμός της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι ότι το κτίριο δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από τον 3-D εκτυπωτή. Έτσι, ένα ρομπότ που μπορεί να κατασκευάσει πράγματα που είναι μεγαλύτερα από τον εαυτό του είναι μια χρήσιμη πρόοδος.

Υπάρχει όμως σημαντική δουλειά μπροστά. Η οικοδομική βιομηχανία είναι φυσικά συντηρητική. Ο σχετικά μεγάλος χρόνος για τη δημιουργία νέων κτιρίων (για να μην αναφέρουμε τη γραφειοκρατία που το συνοδεύει) καθιστά δύσκολο για τις κατασκευαστικές εταιρείες να επενδύσουν σε αυτό το είδος προσέγγισης υψηλής τεχνολογίας.

Αλλά το έργο του Giftthaler και του συνεργάτη θα πρέπει να βοηθήσει να ξεπεραστεί αυτό και να επιδειχθεί η ικανότητα των ρομπότ να δημιουργούν εντελώς νέες μορφές δομής. Θα είναι ενδιαφέρον να δούμε αν μπορούν να κάνουν για τον κατασκευαστικό κλάδο αυτό που έχουν κάνει και συνεχίζουν να κάνουν τα ρομπότ για τα αυτοκίνητα.

Αναφ.: arxiv.org/abs/1701.03573 : Mobile Robotic Fabrication σε κλίμακα 1:1: ο In situ Fabricator

κρύβω

Πραγματικές Τεχνολογίες

Κατηγορία

Χωρίς Κατηγοριοποίηση

Τεχνολογία

Βιοτεχνολογία

Τεχνική Πολιτική

Την Αλλαγή Του Κλίματος

Άνθρωποι Και Τεχνολογία

Silicon Valley

Χρήση Υπολογιστή

Περιοδικό Mit News

Τεχνητή Νοημοσύνη

Χώρος

Έξυπνες Πόλεις

Blockchain

Feature Story

Προφίλ Αποφοίτων

Σύνδεση Αποφοίτων

Δυνατότητα Ειδήσεων Mit

1865

Η Θέα Μου

77 Mass Ave

Γνωρίστε Τον Συγγραφέα

Προφίλ Στη Γενναιοδωρία

Βλέπεται Στην Πανεπιστημιούπολη

Επιστολές Αποφοίτων

Νέα

Εκλογές 2020

Με Ευρετήριο

Κάτω Από Τον Θόλο

Πυροσβεστική Μάνικα

Άπειρες Ιστορίες

Πανδημικό Τεχνολογικό Έργο

Από Τον Πρόεδρο

Θέμα Εξώφυλλου

Φωτογραφίες

Συνιστάται