Робототехника в строительстве

Основные направления.

Строительные работы всегда связаны с трудоемкими операциями, требующими тяжелого физического труда. Применение роботов-строителей позволяет значительно сократить сроки строительства, облегчить труд на основных и вспомогательных процессах, устранить человеческий фактор, нередко приводящий к тяжелым последствиям, повысить качество и точность строительных работ. В ряде регионов климатические условия затрудняют строительство, а для роботов они не страшны. В конечном итоге роботизация позволяет снизить себестоимость возводимых объектов и расширяет зоны возможного строительства.

В первую очередь используются роботы для промышленных работах, таких как: монтажные, бетонные, земляные и свайные работы. Для выполнения широкого спектра операций, обычно это роботы шарнирно-сочленённого типа. Внешне и своими движениями они очень похожи на человеческую руку, используются в самых разных работах от простой автоматизированной сборки до сложных сварных работ.

Так же робототехнику используют для декоративных работ. Например: для быстрой 3D-печати, например, специальным составом из бетона или композитных материалов. Рабочие органы таких роботов двигаются в трёхмерной системе декартовых координат.

Геодезию, тоже обошла стороной роботизация. Такие технологии  GNNS позволят максимально облегчить работу, улучив и её качество.

Мини-строители — команда взаимосвязанных и взаимозависимых роботов небольшого размера относительно возводимой конструкции. Каждый из них выполняет свою роль по очереди, в зависимости от стадии возведения и используя инструкции, предоставленные центральным компьютером, в сочетании с показаниями собственных датчиков и систем локального позиционирования. Ещё один робот - «поставщик» по необходимости обеспечивает каждого робота из команды жидким строительным материалом. Такие роботы в основном крепятся к конструкции и, перемещаясь по ней, выполняют свою работу. Например, последний в очереди робот устраняет шероховатости предыдущих стадий 3D-печати.

Так же, специалисты компании ETH Zurich roboticist Raffaello и архитекторы Фабио Грамазио и Матиас Келлер создали макет небоскреба «Воздушная деревня» в масштабе 1:100 (сам небоскреб рассчитан на 30 тыс. человек, в нем предусмотрены система транспортировки, кинотеатры, кафе и прочие объекты городской инфраструктуры).

Результатом нескольких месяцев работы с этим набором стал 6-ти метровый масштабный макет будущего архитектурного шедевра.

Процесс строительства макета с помощью роботов состоял из нескольких достаточно сложных этапов. Во-первых, летающий робот строитель должен взять «кирпич», во-вторых, получить точные координаты места, куда его доставить в соответствии с цифровой моделью здания. Разумеется, не прост и следующий этап. Летающий робот должен правильно сориентироваться и доставить свой груз точно в указанное место. Полет «воздушного крана» проходит в автономном режиме, но без помощи системы позиционирования, которая смонтирована на месте работ, не обходится.

Во время полета робот строитель получает свои точные координаты и может корректировать движения. Причем точность здесь играет очень важную роль. Смещение блока на несколько миллиметров в итоге может создать отклонение, способно повлиять на устойчивость всей этой башни высотой в 6 метров. Строительство идет со скоростью 100 «кирпичей» в час. Когда у летающего строительного робота разряжаются аккумуляторы – он направляется на подзарядку. Вместо выбывшего робота «на вахту заступает» другой.

Преимущества и перспективы использования роботов в строительстве

Применение строительных роботов имеет ряд неоспоримых преимуществ:

1. Точность монтажа, исключение ошибок при проектировании и строительстве. Создается возможность пространственного моделирования.
2. Существенно снижаются сроки строительства. Обеспечивается четкое выполнение согласованного графика независимо от погодных условий.
3. Оптимальный расход материалов. Существенно сокращается количество отходов.
4. Обеспечение строительства в труднодоступных местах и в экстремальных условиях.
5. Создание сложных, необычных форм, которые невозможно возвести ручным способом.

Несмотря на явные преимущества роботизации строительства, такие роботы все еще применяются редко. Это связано с высокой стоимостью аппаратов и наличием определенного недоверия. Перспективы внедрения роботизированного оборудования огромны. В настоящее время свои разработки предлагают ведущие зарубежные и отечественные компании. В них применены инновационные технологии, что повышает надежность аппаратов и качество работ.

Уже сейчас 3D-принтеры готовы распечатать целые поселения из небольших, но уютных домов. Они могут создаваться в труднодоступных местах, на тяжелых грунтах и вечной мерзлоте. С помощью строительных роботов возможно строительство в Арктике и Антарктике, высоко в горах и под водой. Опробована на практике пространственная печать мостов и башен. Если заглянуть в будущее, то строительные роботы могут стать незаменимыми помощниками при освоении других планет.

Заключение.

Исходя из масштабного развития роботизации строительства, введения новых технологий и компьютеризации старых, можно прийти к выводу, что данное направление как никогда актуально, и его развитие ещё будет одной из главных тем развития сферы строительства. Поэтому изучение новых технологий и использование их уже сейчас не просто желательно, но необходимо.