Использование робототехники в архитектурном проектировании является относительно новым явлением, учитывая достижения последних исследований по этой теме и ее успешное применение в промышленности. В частности, в последние годы академический дискурс в области архитектуры и дизайна робототехники был сосредоточен в основном на использовании промышленного роботизированного инструмента в качестве средства исследования новых форм и методов построения, которые были трудными или невозможными для человеческих работников и, как таковые, расширили творческий потенциал дизайнеров. Это включает в себя как цели, в которых данная форма генерируется вычислительным путем и которую трудно создать человеку в физическом пространстве, так и высокие требования к точности и толерантности.
Роботизированное управление сегодня
Несмотря на то, что беспилотные летательные аппараты (БПЛА), обычно называемые беспилотники, и манипуляторы пользовательских роботов используются в области архитектуры, промышленные роботы, такие как разработанные KUKA, Staublii и ABB, доминируют на академической арене. Хотя первоначально использование этих роботизированных манипуляторов для производственных процессов, таких как фрезерование, давало возможность обсудить методы поиска формы, такие как новые соединения между материалами и многомерными фасадами, последние достижения в основном были сосредоточены на расширении возможностей роботизированного манипулятора путем внедрения собственных конечных эффекторов. Аналогичным образом, переход от инструментария к реализации связан со многими проблемами, которые были решены, на примере постпроцессоров, доступных сегодня.
Рабочие процессы, которые были решены, являются чрезвычайно узкими в контексте робототехники, несмотря на значительные достижения в обеспечении доступности для управления манипуляторами роботов. В частности, постпроцессоры практически полностью и исключительно применимы к фиксированному положению и кинематическому управлению. Хотя эти роботы обеспечивают доступ к надежному интерфейсу управления, который, по сравнению с прошлым, предоставляет, казалось бы, бесконечные возможности, быстро развивающаяся область роботизированных исследований демонстрирует ограниченное использование такого специфического типа роботов.
Различием между использованием манипуляторов промышленных роботов и другими категориями робототехнических исследований могут быть различные подходы к разработке. Роботы для сферы услуг изначально построены на гибкости и обобщении в более широком масштабе, так что они воспринимают действия в рамках плана, а не как заранее запрограммированные промышленные роботы с ограниченным количеством датчиков.
Роботизированные тенденции в архитектуре
Хотя робототехника становится все более популярной темой в архитектуре, исследования в области роботизированного управления применительно к проектированию очень ограничены. Некоторая работа уже проделана и большая часть прошлых исследований была посвящена процессам и методам. В последние пять лет постоянно расширяется тематика конференций, связанных с использованием робототехники в архитектуре.
С 2012 года Ассоциация роботов в архитектуре начала проводить раз в два года конференцию по робототехнике RobArch. После принятия двенадцати научных докладов на конференции RobArch в 2014 году произошло небольшое увеличение выпуска материалов по данной тематике. В ходе этих исследований становится ясно, что отсутствие исследований в области робототехники само по себе создает проблему сходства между проектами, в которых основное внимание уделяется материалу или процессу. Например, Clifford (2014) и Schwartz and Prasad (2012) делают аналогичные заявления о минимизации отходов при производстве стекловолоконных отливок для специальных пресс-форм. Ни в одной из работ не содержится статистического анализа преимуществ соответствующей системы или количественных данных, которые позволили бы другим исследователям сравнить новые методы.
Джонс и Фоули (Johns and Foley, 2014) также представляют метод использования ленточной пилы, прикрепленной к роботу, для резки древесины. Поскольку пропил ленточнопильного полотна очень мал, в процессе производства удаляется или выбрасывается минимальное количество материала. В статье рассматриваются методы разделения геометрии, подходящие для данного процесса, но не рассматриваются дальнейшие методы роботизированного управления. Благодаря близкому сходству полотна ленточной пилы и горячего ножа или кусачек горячей проволоки, вклад в геометрию разреза переносится с ленточной пилы на пенопилу, хотя не всегда с пены на лентопилу из-за одного направления режущего полотна.
К 2016 году был представлен широкий спектр исследовательских проектов, в том числе девять докладов в секции научных исследований. В частности, использование беспилотных летательных аппаратов было внедрено для несущих нагрузку архитектурных сооружений. Однако, единственный очевидный вклад этого документа в дальнейшую работу в роботизированном пространстве - описание активного дозатора веревки, аналогичного изготовленным на заказ конечным эффекторам робота, поскольку они не предоставили никакой информации о том, как управлялся БПЛА.
Другая статья, выходящая за рамки типичных архитектурных проектов, использовала алгоритмы компьютерного зрения для обнаружения, захвата и размещения деревянных палочек. В статье показана цепь обратной связи датчиков, которая предлагается в качестве метода строительства на объекте, однако точное применение неясно. Другие доклады были посвящены материалам и процессам или имеют методы контроля, аналогичные тем, которые применялись на двух предыдущих конференциях.
Во всех трех работах, объединенных вместе, только в двух из тридцати научных публикаций использовалось нечто иное, чем промышленный робот с фиксированным местоположением. Хотя по своей природе это не проблематично, концентрация внимания на этом типе роботов ограничила объем работ, в которых роботы и архитектура могут быть изучены.
Одним из факторов, повлиявших на ограниченное разнообразие роботов, является простота реализации при использовании промышленных роботов с помощью таких инструментов, как KUKA и простое преобразование ЧПУ в роботов с помощью G-кода. Это говорит о том, что у архитектурного роботизированного пространства есть прекрасные возможности для дальнейших исследований, которые включают мобильные платформы для производства на месте, а также для новых роботов.