Рои роботов смогут самостоятельно возводить конструкции без участия людей

Проекты SCALAR и COBRAS позволят изучить, как группы роботов и строительных машин смогут собирать здания при минимальном участии людей, одновременно способствуя более экологичным методам строительства.

Исследования предусматривают два разных подхода к роботизированному строительству: автономные машины будут собирать заранее изготовленные деревянные модули, а рои небольших роботов — возводить легкие конструкции, элементы которых можно будет использовать повторно.

Проект SCALAR направлен на совершенствование модульного деревянного строительства, при котором элементы здания производятся за пределами строительной площадки, а затем доставляются туда для сборки. Такой подход позволяет сократить продолжительность работ на объекте, а древесина может служить возобновляемой альтернативой некоторым традиционным строительным материалам.

По данным Штутгартского университета, в рамках SCALAR будет разработана система деревянного строительства с универсальными соединениями и цифровыми процессами проектирования, а также многоуровневая роботизированная платформа, способная автономно собирать деревянные модули.

Строительные задачи планируется распределить между разными машинами. Модернизированные краны будут транспортировать компоненты и устанавливать их с приблизительной точностью, тогда как мобильные роботы займутся более точной сборкой. До начала строительства исследователи намерены моделировать процесс сборки в виртуальной среде. Затем цифровая система управления будет координировать работу оборудования в реальном времени и помогать обеспечивать безопасность на строительной площадке. SCALAR предназначен как для строительства новых зданий, так и для реконструкции существующих сооружений.

Если SCALAR сосредоточен на координации различных типов строительной техники, то COBRAS исследует возможность использования групп одинаковых мобильных роботов с электрическим приводом для сборки пространственных конструкций.

Пространственные конструкции создаются из соединённых между собой элементов и позволяют перекрывать большие пролеты при относительно небольшом расходе материала. Их модульная конструкция также может позволять разбирать сооружения и повторно использовать отдельные компоненты. Однако сборка большого количества элементов может требовать значительных трудозатрат, что ограничивает распространение таких конструкций.

COBRAS призван решить эту проблему с помощью принципов роевого интеллекта. Вместо центрального контроллера, который отдает команды каждому роботу, машины будут самостоятельно и динамически координировать свои действия в составе единой группы.

Использование одинаковых роботов может упростить масштабирование системы: количество машин можно будет увеличивать или уменьшать в зависимости от масштаба проекта. Если одному роботу потребуется техническое обслуживание, остальные смогут продолжить работу, не останавливая весь процесс сборки.

В рамках проекта также будут применяться цифровые методы проектирования, позволяющие сократить расход материалов и одновременно повысить эффективность конструкций. Исследователи планируют разработать модульные элементы, специально адаптированные для роботизированной сборки и разборки. Это позволит демонтировать конструкции, повторно использовать их компоненты и адаптировать сооружения к другим местам или требованиям.

Оба проекта отражают подход Штутгартского университета, предполагающий объединение архитектуры, инженерных дисциплин, материаловедения, цифрового проектирования и робототехники, а не рассмотрение автоматизации как отдельной технологии.

Исследователи рассчитывают, что такой комплексный подход позволит повысить производительность строительства, одновременно снизив расход ресурсов и способствуя развитию принципов цикличного использования материалов

Источник