2 archictects stand under a robot-built tunnel

机器人与人类合作革命性架构

倍频程21,2020上午09点

教授斯特凡parascho(右)和伊斯拉西汉站在建筑的十大网赌网址的学校,利用与实施计算实验室(ECL)建有混凝土和玻璃砖的原型之下,一月2020 

2普林斯顿的研究人员,建筑师 斯特凡parascho 和工程师 SIGRID adriaenssens,梦见使用机器人来简化建设,构建复杂的形式,即使的。

“我们想用机器人更加可持续建设美丽的建筑”之称adriaenssens,副教授 土木与环境工程 和的导演 形成发现实验室.

因此与建筑和工程公司斯基德莫尔,奥因斯和美林(SOM)合作教授创建于伦敦去年3月SOM展“结构的解剖”一个惊人的和独特的安装。 他们用 通过基于U.K.全局机器人设置两个工业机器人建立一个惊人的保管库,第7英尺高,12个英尺宽和21英尺长,建造从poesia玻璃工作室338层透明玻璃砖。

2 robot arms build a tunnel

在接近完成中央拱等待其最后的砖。等的整个lightvault结构,中央拱形构造,没有任何脚手架或其他外部支撑。两个工业机器人轮流放置砖和支撑结构,工作从一个侧面到另一个。

关键的是,减少lightvault资源使用有两种方式:消除了对形式的需要或施工时脚手架,提高通过使双弯曲保管库的结构效率,从而减少了材料所需的量。这些只是可能的,因为机器人的强度和精度。

“我试图找出机器人可以做到这一点人类无法做的很好,说:” parascho,助理教授 建筑 普林斯顿谁开发拱顶机器人组件背后的想法。 parascho是导演 创建实验室普林斯顿,其中创建代表计算和机器人技术实现建筑技术。

“我的工作是不是想通过自动化它来代替人的劳动,而是通过使用机器人的任务,人类是相当糟糕的,在加大对结构的可能性,”她说。 “例如,拿着一个3千克[7磅]砖七分钟 - 没有移动,以允许胶干 - 是非常困难的人做”。

“机器人建设开辟了多项设计和建设,其中机器人补充人类的工作机会,”亚历山德罗beghini,在SOM的副主任和高级结构工程师,谁在lightvault合作说。 “机器人可以在地方被利用的地方将是危险的,为人们的工作或者进入人类是困难的。”

2 robot arms build a tunnel

The final, full-scale glass LightVault is displayed at the "Anatomy of Structure: 该 Future of Art & Architecture" exhibition in London.

机器人在太空执行精确的运动,不像人类,谁需要导游或支撑结构来构建复杂的几何形状本身不错。这是什么启发了研究人员探索惊人的和意想不到的形状的潜力。 爱德华·布鲁恩,博士学位。学生土木与环境工程,制作的项目的实施。

他指出,虽然人类的建设者需要双精度和三重检查他们的块的位置,“通过利用机器人的内在精度导航3D空间中,我们可以有更多的时间专注于使设计尽可能高效,而没有得到在物理结构深陷各种挑战通常与这样的结构有关。”

团队设计的过程中,两个机器人一起工作,以组装金库的中央拱门,没有任何棚架或其他支持。每个机器人将放置一个砖,然后按住结构,而另一个机器人放置下一块砖。

A graduate student touches a glass brick in the structure

伊斯拉吸汗,博士学位。学生在建筑技术,谁在普林斯顿的ECL开发lightvault原型,着眼于混凝土和玻璃原型工作。

“美容和材料或结构效率不是相互排斥的,说:”布鲁恩。 “建筑是能源和材料密集型的。未来全球的福祉取决于是否能够构建有效率与它们所占用的材料,内置强大的建筑物。机器人有帮助,因为我们开发更好的方法来利用它们在建设工作我们实现这一目标的可能性“。

伊斯拉吸汗,博士学位。学生parascho的实验室,负责制定和实施机器人制造工艺。

“来形容lightvault,我倾向于做一个小型的舞蹈,”她说。 “建立一个拱传统的方式是两只手从相反端过来,并在顶部中间会议。同时,两个机械手臂做一个拱形的滚动手扫从左至右“。

成品一起构成中央拱机器人之后,他们切换到独立工作,每个构建拱顶的一侧。以确保未完成的结构的稳定性,砖放置,使得每个新放置砖将支持下一个。

a students watches the two robots work
播放视频: 建设lightvault

教授斯特凡parascho和SIGRID adriaenssens与结成伙伴的斯基德莫尔,奥因斯和美林(SOM)设计lightvault,这是建两个工业机器人从基于在英国的全球机器人。最终结构为7英尺高,宽12英尺和21英尺长,从poesia玻璃工作室构造的透明338层砖。

执行

而球队的意图是从一开始就明确,执行不那么简单。

建库赶在伦敦展示,团队测试了物理样机,从证据的概念,规模小的,以全尺寸实体模型的每个决定。总共八个结构的建造 - 一些在建筑十大网赌网址的学校,利用与实施计算实验室,一些在全球机器人,一个在伦敦的展览空间。

挑战包括:寻找一个连接系统,将安全地保存在玻璃砖一次到位组装,确定适当的施工顺序,以确保金库的结构完整性和控制机械手臂的不可预测的运动,使它们不会相互碰撞或与该结构的完成部分.

“我学会了尊重机器人的‘个性’,而不是仅仅告诉穷人机器人做的事情,”韩正说。 “在一个点上,机器人的肘不断撞击现有结构的一部分。我们最终采取的旨在设计一个一步 - 与同样在人类与机器人合作向前迈进了一步 - 按摩结构为不对称的形状,以帮助机器人在整个施工过程中移动更舒适。双方都满意 - 这是一个双赢的“。

即使有这么多的考验,并努力预测一切可能出问题,团队遇到的惊喜。 “我们买了伦敦安装空气压缩机不够强烈,”萨曼莎·沃克,在索姆的资深结构工程师说。 “我们最终采购在最后一分钟不同的,更强大的一个。你可以花那么多时间专注于解决复杂问题,并在年底,这是看似明显的错误可能导致的最大问题。”

Robot building a glass tunnel

建造的机器人中的一个通过所述双曲面lightvault结构在AMBIKA P3画廊,伦敦看到。

另一次,用轻质材料成功后的原型,采用玻璃砖两个测试“在玻璃碎片遍布实验室结束了,说:” parascho。仔细分析发现,机器人本身是拱的重量下变形了几英寸。 “这使我们重新思考整个施工顺序,以限制该机器人必须保持最大重量,”她说。

但最大的挑战是covid-19构成。与球队在伦敦,一半卡住回家一半,施工需要加快和的最初计划的一半时间内完成。这意味着快速调整设计,以减少砖块的数量,拿出一个时间表,将允许一个快速,高效的施工。 “到了最后,最终确定拱顶的成功是靠大家回家安全救援荣登”之称parascho。

而大流行已经影响显着的项目 - 超过600预计客人取消了开幕活动,以及完整的团队中的人从来没有见过 - “这种体验开辟了新的和意想不到的机会,说:” parascho。 “我们的领域的挑战是巨大的,从如何安全地在机器人实验室如何远程运行的研究和寻找方式连接到研究人员和其他学者的工作。但目前的状态也改变了我们的焦点在线,允许并鼓励研究人员从世界各地的快速,方便地连接更多“。

有一个一线希望,布鲁恩说。 “我们发现,机器人是可行的工具,在一个情况下社会隔离是一个重要的考虑因素的工作。”在创建实验室目前正在建立远程设置,让学生和研究人员从家里控制机器人,并通过流行病继续他们的研究。

“现在已经很清楚相关的机器人如何在今天的世界上,说:” parascho“以及他们如何在未来这种危机提供帮助。”

十大网赌网址的研究团队由斯特凡parascho,SIGRID adriaenssens,伊斯拉吸汗,爱德华·布鲁恩,伊恩·廷和丽莎ramsburg,从追逐galis,卢卡斯fuhrimann,灰色wartinger和票据坦斯利支持。 SOM的团队包括 亚历山德罗beghini,萨曼莎·沃克,迈克尔·卡西奥,大卫horos,马克·萨基西安,长白三木,马克斯·库珀,司徒沼泽,利玛窦塔瓦诺,德米特里jajich和亚瑟sauvin。该项目从faidra oikonomopoulou,从全球的机器人,poesia玻璃和新猪公司的技术和赞助的代尔夫特理工大学特莱斯利亚bristogianni支持下进行的。