ДОЛГИЙ ПУТЬ РОБОТА

Долгий путь робота

Полностью автоматизированная строительная отрасль? Впереди ещё долгий путь.

Роботизированная автоматизация широко используется в обрабатывающей промышленности на протяжении десятилетий. Большинство автомобильных транспортных средств, бытовых электроприборов и даже домашних роботов были созданы и собраны «армиями» роботов при минимальном контроле со стороны человека. 

Однако мы редко находим высокий уровень автоматизации на строительных площадках. Почему это так и как мы можем сделать это реальностью? Прежде чем двигаться дальше, нам необходимо оценить, где мы находимся и какие ограничения существуют для роботизированной автоматизации.

Строительная отрасль сталкивается с проблемами, начиная от безопасности труда и затрат до ужесточения экологических норм. Во всём мире стареющая рабочая сила привела к сокращению числа рабочих и увеличению производственных травм. В результате требуется больше денег для покрытия более высоких зарплат, страховых взносов, обучения и оборудования по охране труда.

Промышленные роботы оказались в центре внимания в 1960-х годах. Был представлен робот-манипулятор Unimate, который может перемещать и управлять предметами весом до 500 фунтов. Это открыло путь к полной автоматизации производственной линии. Число промышленных роботов, используемых во всём мире, увеличилось в три раза за последние два десятилетия. Инвестиции в роботов обеспечили десять процентов роста ВВП на душу населения в странах ОЭСР за последние 20 лет. Однако, несмотря на очевидные выгоды, строительная отрасль ещё не приняла тенденцию к автоматизации.

Строительные площадки полны «сюрпризов» и неопределенности. Ожидается, что рабочие будут работать в экстремальных и часто меняющихся условиях окружающей среды, таких как влажная и сухая, жаркая и холодная, песчаная и водянистая, а также в открытых и узких местах. Это огромные технологические проблемы, с которыми сталкиваются изобретатели строительных роботов. Создание робота, который может «делать всё» и адаптироваться к этим меняющимся условиям эксплуатации, будет довольно затратным.

Кроме этого для обеспечения качества и безопасности строительных работ существуют сложные, а иногда и жёсткие правила. Если роботы заменят рабочих, как эти требования могут быть предъявлены к роботам? Кто будет нести ответственность за дефектные работы или несчастные случаи? Этика робототехники в строительстве – заметный пробел.

Сложность строительных задач также ограничивает внедрение робототехники. Строительный проект обычно включает сотни задач и несколько этапов. Хотя у нас есть сложные роботы для индивидуальных задач, полностью автоматическую систему управления ещё предстоит разработать. Разработка такой системы требует глубоких знаний в области управления строительством и понимания технологического процесса, но по этому поводу отсутствуют исследования и научные модели.

Автоматизация многих индивидуальных задач на строительных площадках может быть осуществима в ближайшие 10-20 лет. Но до полной автоматизации впереди ещё долгий путь.

В дебатах о будущем строительства и архитектуры робототехника всегда является незаменимым направлением обсуждения. Его можно использовать для решения некоторых давних проблем в отрасли. Каждая развитая страна и регион сейчас сталкивается с проблемой старения рабочих кадров. Есть надежда, что роботы смогут выполнять все задачи с высоким риском (такие как снос и работа на высоте) и решать проблемы нехватки рабочей силы в конкретных квалифицированных задачах.

В конечном итоге, наименее обсуждаемое, но самое важное преимущество робототехники и автоматизации в строительстве – это раскрытие возможностей проектирования. У архитекторов всегда есть бесконечное количество дизайнерских идей, но в реальном мире необходимо принимать во внимание такие факторы, как время и стоимость строительства, которые в конечном итоге препятствуют реализации творческих идей. Внедрение полностью автоматизированной робототехники может устранить, по крайней мере, некоторые из этих ограничивающих факторов, и мы можем предвидеть строительство более сложных художественных зданий в будущем.

Строительные роботы могут революционизировать будущее строительной индустрии

Исследовательская группа из инженерного факультета и профессор Адам Фингрут из Школы архитектуры Китайского университета Гонконга (CUHK) представили робота с кабельным приводом под названием CU Brick, который использовал для сборки блоки Jenga. Робот CU Brick является портативным, приводы системы могут быть установлены на металлических каркасных конструкциях на стенах и крышах зданий в различных средах, открывая возможности для крупномасштабной трёхмерной конструкции. Системное программное обеспечение вычисляет и контролирует протяжку кабелей, позволяя точно перемещать захват для укладки кирпичей.

Совсем недавно был реализован ещё один проект – разработка робота для работы с высотным фасадом. Фасадный робот призван решить важную проблему в области строительства и обслуживания зданий: убрать рабочих с большой высоты. Система предназначена для выполнения широкого спектра операций, таких как мытьё окон, покраска фасадов и ремонтные работы. В настоящее время такие работы выполняются людьми на гондолах, что опасно и дорого в эксплуатации. Таким образом, мы не делаем роботов для замены рабочих, а пытаемся создать для них более безопасную рабочую среду. В следующем году мы будем тестировать нашего робота на фасаде в CUHK, чтобы продемонстрировать его практичность и эффективность.