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一个机器人就能建一座大厦 建筑业迎来了颠覆行业的时机

作者:ws发布时间:2017/05/03 15:48 来源:高工机器人

  “当我还生活在硅谷时,认为建筑业已经迎来了颠覆行业的时机。”

  MIT媒体实验室最近发表在《ScienceRobotics》的论文应验了此观点,论文指出“依赖于传统制造技术的建筑是危险的,缓慢且高耗能。”如此来说,建筑听起来就像是机器人(300024)的工作。”

  MIT媒体实验室的这篇论文介绍了数字建筑平台(DCP),是一台自动化的建筑系统,能建造即时定制的大型建筑结构。换言之,数字建筑平台(DCP)使用一个机器人手臂,运用辅助性的建筑技术,安全并快速地修建可重构的大型建筑。

  近年来出现了一些有趣的机器人,使用辅助性的建筑技术来建造小型建筑,甚至建造机器人本身。虽然大型机器人建设也是一个积极研究的领域,但一直没有相关的概念或原型出现。

  此前,在建筑业出现了砌砖机器人,起重机架式的机器人,它们可以3D打印混凝土建筑,甚至通过不停运砖来建造墙壁。在这些建筑解决方案中最实际的可能就是起重机架式的机器人,但其最大的缺点是,此类机器人只有在人工设置机器位置并预调出待建建筑物的情况下,才能发挥最大功效。

  MIT的数字化建设平台(DCP)则与这些机器人有所不同,它是一台独立的移动式设备(最高速度为0.5m/s),由太阳能(000591)电池供电(设备上有几个太阳能电池板),所以只要有阳光,它可以永远运行。

  DCP拥有3D建筑打印机的功能:手臂很长,最大可打印2,786立方米。机器人本身由两只手臂制成:长手臂自由度为4,负责所有大型动作;另外一个小巧的手臂,自由度为6,如人手一般做精细动作。此系统成本达到了244500美元。

  DCP的建造技术很直接:在小臂的末端有一个喷雾器,将两种化学品组合成液体聚氨酯泡沫,能迅速膨胀和硬化。你可以编程命令DCP打印你喜欢的任何东西。它以每小时1.728立方米的速度打印了一个14.6米宽,3.7米高的半球形开放式圆顶。

  DCP用泡沫塑造一个混凝土框架:两个泡沫墙,其中一面墙嵌在另一面的内壁,中间有一个空间,放入管件和电器设备,浇入混凝土,使其成为更永久和弹性的结构。此后,保留泡沫外层可以增加建筑物的绝缘性质。但即使此建筑只有泡沫没有混凝土,结构仍然非常稳固,足够承受一个成年人在上面蹦跳。

  因为泡沫能快速干燥,所以它能快速形成一个圆顶形状,连续层不必直接接触到顶部。它甚至可以旋转90度,形成一个平屋顶,或者是无需支撑的架台和长凳。另外,研究人员做过实验,当此建筑需要额外的支撑时,机器能够自动焊成固定形状的链条,将螺纹钢和链条嵌入,概念如下图所示:

  实现按需建造的功能有两项必要条件:电力和建筑材料。电力是一个难点,尽管不存在真正的技术障碍。建筑材料更是一个挑战,因为从头开始喷涂泡沫使其定型很困难,但幸好喷雾泡沫不是唯一能用的建筑材料。研究人员还成功地应用了电烧结玻璃粉,热沉积冰,含砾石和干草纤维的压缩土,所有这些材料都能成为有效的建筑材料,且能批量使用。

  这是一个非常有趣的想法,只要能提供太阳能和原材料,这些机器就人可以快速,低成本地,自动地构建建筑,通常这三个特征很难兼得。研究人员已经想到了几种应用情景,包括在极地环境中制造冰结构,在沙漠中制造分形结构,将其沉入海洋,为珊瑚礁提供栖息地。

  这一点使得此类机器人更有价值,尤其是发生在自然灾害或难民危机时,此时需要在低基础设施领域,迅速而低成本地建造大量住房。

  此类机器人能否比其他快速建造的解决方案更实用,还有待观察,与许多机器人应用一样,人工建造仍然是最便宜和最有效的方式。