211service.com
ロボット製作者は建物の建設方法を変える可能性があります
1970年代に、ロボットは自動車産業に革命をもたらし、人間よりも確実かつ迅速に幅広いタスクを実行しました。最近では、より穏やかな新世代のロボットが他の業界の生産ラインに登場し始めています。これらの機械は、レタスの梱包など、より繊細で面倒な作業が可能です。この強力な新しい労働力は、まだ想像しがたい方法で製造業に革命を起こすように設定されています。
しかし、建築業界は他の多くの業界よりも注意が必要です。建設現場は、絶えず変化する複雑な環境です。どんなロボットも、重い材料を扱うのに十分強力であるが、標準的な建物に入るのに十分軽くて小さく、地形をナビゲートするのに十分柔軟でなければなりません。
それは大きな質問ですが、潜在的なメリットは膨大です。建設ロボットは、新しいタイプの複雑な構造物を、離れた工場ではなく現場で組み立ててから現場に輸送することを可能にします。これにより、新しいタイプの構造を適切に構築できます。実際、これらの構造をリアルタイムで変更して、環境の予期しない変更を可能にすることができます。
では、建設ロボットの最先端とは何でしょうか。
今日は、スイスのETHチューリッヒでのMarkus Giftthalerの仕事と、建設現場で新しい構造を作成できる新しいクラスのロボットを開発した数人の仲間のおかげで答えが得られました。彼らは新しいロボットをInSitu Fabricator1と呼び、今日それが何ができるかを示しています。
In Situ Fabricator1は、実用的であるように下から上に設計されています。さまざまなツールを使用して5ミリメートル未満の精度で物を作ることができ、複雑な変化する環境で半自律的に動作するように設計されており、標準の壁の高さに達することができ、通常の出入り口に収まります。そして、それはほこりと防水であり、標準的な電気を使い果たし、そしてバッテリーバックアップを持っています。さらに、建築家が必要に応じて計画をリアルタイムで変更できるように、インターネットに接続する必要があります。
これらはトリッキーなターゲットのセットですが、In SituFabricator1がほぼ満たすものです。環境を検知するためのカメラのセットと、タスクをナビゲートおよび計画するための強力なオンボードプロセッサがあります。また、建設ツールを配置するための柔軟で強力なロボットアームも備えています。
その機能を披露するために、Gifttalerと共同研究者は、スイスのNEST（Next Evolution is Sustainable building Technologies）と呼ばれる実験的な建設現場で1対の構造物を構築するためにそれを使用しました。 1つ目は、長さ6.5メートル、高さ2メートルで、1,600個のレンガでできた二重葉の起伏のあるレンガの壁です。
そのような壁を建設現場に正しく配置することでさえ、難しい作業です。 In Situ Fabricator1は、センサーから収集した建設現場の地図を建築家の計画と比較することでこれを行います。ただし、それでも、不整地や構造物の形状を変化させる材料のたるみなどの予期しない問題に対応できる柔軟性が必要です。
このようなロボットを製造に使用することの設計関連の可能性を十分に活用するには、このロボットの操作スキルを活用するだけでなく、そのセンシングデータを設計環境にフィードバックする可能性を活用することが不可欠です。 Giftthalerと共同。
結果として得られる壁は、すべてのレンガが7ミリメートル以内に配置されており、印象的な構造です。
2番目のタスクは、ワイヤーを溶接して、コンクリートを充填できる複雑な湾曲したスチールメッシュを形成することでした。繰り返しになりますが、In SituFabricator1の柔軟性が非常に重要であることがわかりました。溶接の問題の1つは、プロセスによって張力が発生し、構造の全体的な形状が予測できない方法で変化する可能性があることです。したがって、建設の各段階で、ロボットは構造を評価し、次のワイヤーのセットを溶接するときに形状の変化を考慮に入れる必要があります。繰り返しになりますが、NESTでの結果は印象的です。
もちろん、InSituFabricator1は完璧ではありません。原理実証デバイスとして、Gifttalerらはそれを使用して、次世代の建設ロボットに加えることができる改善点を特定します。これらの1つは、約1.5メートルトンのIn Situ Fabricator1は重すぎて、多くの標準的な建物に入ることができないことです。将来の機械の目標は500キログラムです。
しかし、おそらく最も重要な問題は、ロボットアームの強度と柔軟性の実際的な制限です。 In Situ Fabricator1は、最大約40 kgのオブジェクトを操作できますが、理想的には60kgのオブジェクトを処理できる必要があります。
しかし、それはそれを実際的な限界に押し上げます。 In Situ Fabricator1のアームは、同じレベルの精度で重い物体を処理できない電気モーターによって制御されます。さらに、電気モーターは、建設現場で見られる条件では信頼性が低いことで有名です。そのため、これらの現場のほとんどの重機は油圧式です。
そのため、Gifttalerと共同研究者はすでに解決策に取り組んでいます。これらの人々は、より重い物体をより確実に同じ精度で処理しながら、次世代のロボットアームを制御できる油圧アクチュエータを設計および構築しました。彼らはすでにこの設計を使用して、In Situ Fabricator2と呼ばれる次世代の建設ロボットを構築しています。これは、今年の終わりまでに準備が整うはずです。
これらはすべて、建築業界に大きな期待を寄せています。他のグループは、新しい建物の3Dプリントなどの進歩をテストしました。ただし、3D印刷の重要な制限は、建物を3Dプリンターより大きくすることはできないということです。したがって、それ自体よりも大きなものを構築できるロボットは、有用な進歩です。
しかし、これからは重要な作業があります。建築業界は当然保守的です。新しい建物を作成する際のリードタイムが比較的長いため（それに伴う官僚的形式主義は言うまでもなく）、建設会社がこの種のハイテクアプローチに投資することは困難です。
しかし、Gifttalerと共同研究者の仕事は、これを克服し、まったく新しい形の構造を作成するロボットの能力を示すのに役立つはずです。彼らが建設業界でロボットが自動車に対して行ったこと、そしてこれからも行うことができるかどうかを見るのは興味深いでしょう。
参照： arxiv.org/abs/1701.03573 ：1：1スケールでの移動ロボット製造：現場製造業者