avatar

Роботы-термиты придут на стройки уже через несколько лет

Опубликовал в блог Роботы и Дроны
0
Американские ученые разрабатывают роботизированную децентрализованную систему строительства


Когда «зашоренность» — только плюс
Обычные — «человеческие» — строительные проекты разрабатываются централизованно и руководство их реализацией также ведется централизованно. При этом руководитель всегда в курсе всего, что происходит на объекте.
Однако многие представители животного мира, в частности, термиты, ведут свое строительство совсем по-другому. Они работают независимо друг от друга. Каждый термит в процессе работы реагирует лишь на ту ситуацию, с которой сталкивается конкретно он, не имея каких-то внешних «указаний», что делать. А в итоге они могут, например, соорудить насыпь гораздо большего объема, чем они сами.
— Они все делают исходя из того, как в целом меняется ситуация в окружающем пространстве, и это является непрямой координацией их действий, — поясняет Джастин Верфель из института бионических исследований Гарвардского университета (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering), США.
Верфель и его коллеги использовали эту модель децентрализованного, реагирующего на изменения окружающей обстановки («реактивного» в форме реакции на окружающие изменения обстановки) строительства для создания роботов, работающих по этому же принципу.
Роботы, которые ведут себя подобным образом, могут быть полезны для строительных проектов, которые были бы слишком опасны для человека, например, подводных исследовательских станций или в космическом пространстве.
Другое возможное применение — сооружение водозащитных дамб из мешков с песком в затапливаемых районах, считает Джастин Верфель.
Действительно, будь такие роботы уже реально в арсенале нашего МЧС, ущерба в затопленных из-за наводнений в минувшие годы районах было бы причинено намного меньше. Так что разработки Верфеля и коллег реально востребованы уже сегодня!
Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Science и представлены в прошлом месяце на Американской ассоциации содействия развитию науки.
 
Мал, да силен и удал
Эти роботы-термиты малы — ростом 4,7 дюйма (примерно 12 см), в проекции размером примерно 4 х 7 дюймов (10 х 17,5 см). Однако «кирпичики» из вспененного пенополиуретана, которыми они сегодня манипулируют в экспериментах, больше их самих: 8,5 х 8,5 х 2 дюйма (21,25 х 21,25 х 5 см).
 
Исследователи создали алгоритмы, определяющие поведение роботов, таким образом, чтобы они знали, что делать, когда они сталкиваются с конкретными ситуациями. Это не централизованный проект, который направляет роботов и управляет ими. Это лишь набор простых заранее установленных правил.
Само строительство начинается со своего рода «краеугольного кирпича» в конкретном месте. К нему роботы начинают пристраивать соседние элементы.
Эти «андро-термиты» могут двигаться вперед и назад, а также поворачиваться на месте. Они сконструированы так, что могут подниматься и опускаться на одну «ступень», высота которой соответствует высоте строительного блока.
Важно отметить, что эти роботы могут обнаруживать только те блоки и тех других роботов, которые находятся в непосредственной близости от них. При этом они не имеют представления, насколько далеко распространяется вся структура сооружаемого объекта и что делают роботы, находящиеся на значительном удалении от них.
— Роботы получают информацию о том, где были установлены блоки только путем прямого осмотра, — сообщают разработчики.
Они имеют четыре типа датчиков. Система распознавания образов, состоит из семи инфракрасных датчиков, она может обнаружить черные и белые узоры на блоках, что помогает «термитам» при навигации.
В дополнение к системе тактильной чувствительности роботы имеют и систему распознавания образов, а также акселерометр (чтобы ощущать угол наклона к горизонту), и пять ультразвуковых эхолотов для обнаружения других роботов и чтобы выдерживать расстояние до периметра строения.
Для того, чтобы передвигаться, роботы имеют специальные «колесные ноги», получившие в робототехнике название «whegs» (сокращенно от «wheel-legs», что на английском дословно означает «колесоноги»).
 
И на Марсе будут… роботы ползти
Разработчики считают, что децентрализованная система работы строительных «термитов» имеет некоторые преимущества по сравнению с традиционной планово-централизованной моделью строительства. Например, если какая-то часть «робо-особей» погибнет, то в целом процесс строительства не останавливается, ибо в данном случае он не зависит от числа роботов-строителей. Децентрализованные системы вообще легко адаптируется к потере участников, утверждает Джастин Верфель. Что, кстати, соответствует положению дел в природе у настоящих термитов. «Если, к примеру, половину колонии термитов съедает муравьед, то остальные продолжают свою работу и колония не погибает», говорит ученый.
Конечно, сегодня существует целый ряд технических проблем, которые не дают внедрить такую систему в жизнь прямо сейчас. Но Верфель считает, что уже через несколько лет «роботы-термиты» смогут применяться для строительства определенных объектов в зонах бедствия. Однако для более экзотических вариантов, например, строительных работ на других планетах, может потребоваться несколько десятилетий.
Тем не менее, вполне очевидно, что результаты этого исследования позволяют говорить о реальной возможности отправки роботов-строителей в предстоящую в не столь отдаленном будущем марсианскую экспедицию для строительства баз на этой планете.
Ведь первыми, кто начнет осваивать другие планеты, будут строители! Пусть даже роботы-строители… 
avatar

Роботы и 3D-печать - будущее строительства?

Опубликовал в блог Роботы и Дроны
0
Исследователи NCCR в Цюрихе разработали автономного строительного робота In-situ Fabricator, способного собирать различные конструкции из кирпича.
Устройство представляет собой руку-манипулятор, промышленного робота на подвижной платформе, способного перемещаться по строительной площадке. Используя сенсоры и программный алгоритм, робот формирует трехмерную карту окружающего пространства. Машина способна адаптироваться к небольшим отклонениям от первоначального дизайна, которые иногда возникают в ходе строительства.
Пока что этот робот на стройке не встретишь, но работает его аналог — робот SAM, Construction Robotics, США, рассчитанный на работу в тандеме с каменщиком-человеком. Робот SAM возводит кирпичные стены втрое быстрее человека  и может выложить 1200 кирпичей за день. Аналогичный показатель каменщика-специалиста — 300-500 кирпичей в день. Стоит такой робот порядка полумиллиона и коммерчески доступен.
В Австралии разработали роботизированную установку Hadrian, способную выкладывать до 1000 кирпичей в час.

Возведение стен из кирпича — это далеко не единственное применение роботов в строительстве. В частности, Google заявляла о намерении использовать несколько гибридных роботизированных кранов Crabot при строительстве Googleplex, комплекса зданий штаб-квартиры компании.
В Японии развивается совместный проект японской компании, выпускающей роботизированную технику Komatsu, и американского производителя беспилотников Skytech. Схема работы тандемов дрон-робогрузовик такова: беспилотник обследует и картографирует строительную площадку, а затем управляет  движением роботов-бульдозеров, а также другой строительной техники.

Прежде всего дрон пролетает над стройплощадкой, снимая землю под собой. Далее специальное программное обеспечение преобразует фотографии в 3D-карты. Планировщики стройплощадки добавляют информацию — где требуется осуществить выемку земли, где следует оставить все, как есть, добавляют данные о том, какими будут следующие шаги по работе с площадкой. Затем устанавливаются задачи конкретным машинам, задействованным на площадке. За работой машин удаленно присматривает менеджер, водителей в кабинах нет. В Komatsu и Skytech называют это «умной стройкой».
В Амстердаме роботы в 2017 году возведут (“распечатают”) пешеходный мост через один из каналов. Шестиосевые робо-руки ABB начнут движение на одном берегу и построят металлический мост практически автономно, двигаться они при этом будут по уже построенной части конструкции.  Проектом занимается компания MX3D, которая получила необходимые разрешения. В проекте участвует компания Autodesk и строительная фирма Heijmans. Роботы способны использовать при сооружении моста несколько видов металла, пластмассы и комбинации этих материалов.
Из бетона зеленоватого цвета печатает стены роботизированный строительный 3D-принтер ProTo R 3DP. Размах руки — 3.15 метра во всех направлениях, подача цемента со скоростью 175 мм/с из печатающей головки диаметром 30 мм. Робот может печатать группой головок для увеличения скорости печати. Компания также разрабатывает головку для печати слоями толщиной в 5 мм. Используется бетонный раствор CyBe, отвердевающий за несколько минут. Строительство с помощью робопринтера экологичнее обычного, при использовании CyBe выделяется меньше углекислого газа, по-сравнению с обычным бетоном. Вдобавок CyBe хорошо поддается вторичной переработке.

В США и ряде других стран популярность набирают роботы-стекольщики. Поскольку их цена не слишком высока, такие машины закупают не только крупные строительные предприятия, но и компании малого и среднего бизнеса. Такие роботы могут заезжать в помещения и помогают манипулировать тяжелыми рамами со стеклопакетами легкими движениями джойстика на пульте ДУ.
Отдельное заметное направление — роботы для сноса строений.

Шведская компания Brokk производит телеуправляемые устройства для демонтажа зданий и сооружений.  Компания Husqarna, Швеция, выпустила семейство управляемых по Bluetooth роботов для сноса зданий и сооружений DRX 140, DRX 250, DRX 310. В Японии разработан телеуправляемый робот Super Guzilla для сноса зданий.
В 2012 году был представлен концепт робота Ero, способного буквально “высасывать” бетон из старых плит, оставляя после себя только арматуру.  
Роботизация строительства — естественное продолжение промышленной автоматизации.  Уже сейчас многие компании продают дома из отдельных блоков и модулей, которые могут быть собраны за один день. В ближайшем будущем появятся еще более сложные модульные конструкции — сказываются разработки в области робототехники и 3D-печати. Следующие 5-10 лет будут отмечены появлением на стройплощадках в разных странах множества мобильных роботов. Тем не менее, строителям-специалистам не следует опасаться за свои рабочие места, по крайней мере, в ближайшие годы. Пока что разработчики строительных машин сталкиваются с двумя основными проблемами. Во-первых необходимо учитывать сложные условия стройки, подчас больше похожие на хаос, а во-вторых — нужно каким-то образом обеспечить роботам доступ ко всем участкам возводимой конструкции.
avatar

Российский инженер разработал 3D-принтер для строительства домов

Опубликовал в блог Умные системы
0
Устройство массой 2,5 т позволяет возводить до 100 кв. м жилья в сутки
Российский инженер Никита Чэнь Юн-Тай спроектировал новую модификацию 3D-принтера, который позволит быстро возводить здания. Устройство получило название ApisCor, сообщается на официальном сайте проекта. Агрегат массой 2,5 т способен строить до 100 кв. м жилья в сутки. 3D-принтер можно установить на любой площадке без предварительной подготовки, процесс запуска занимает всего полчаса, говорится на сайте.
ApisCor умеет печатать в двух плоскостях: это позволяет одновременно производить пол, стены и потолок. Поворотная головка дает возможность создавать наклонные плоскости: для этого достаточно поместить устройство под нужным углом к поверхности земли. С одной точки пятиметровый 3D-принтер может производить жилье в радиусе 192 м вокруг себя, высота печати не ограничена. Для работы ApisCor требуется 8 кВт — аналогичную мощность потребляют пять электрочайников.
На создание рабочего прототипа ApisCor было потрачено $200 тыс., массовая версия должна поступить в производство в декабре 2016 года, пишет интернет-издание об архитектуре, градостроительстве и дизайне Archspeech. В настоящий момент Чэнь Юн-Тай продолжает работу над 3D-принтером в американском штате Калифорния. Сколько будет стоить ApisCor в случае начала его промышленного производства, не уточняется.

 3D-принтеры уже используют для возведения зданий и сооружений по всему миру: объекты, распечатанные на аналогах ApisCor, есть в Европе и Китае.
avatar

Будущее Морской пехоты США: полностью автономные роботы и дроны

Опубликовал в блог Роботы и Дроны
0
635781684654157389-September-18-Frontlines-6
В 20-летней перспективе Корпус Морской пехоты США сделает ставку на применение «думающих», полностью автономных систем, способных действовать
Читать дальше