Строительные роботы.
Строительство — это область человеческой деятельности, где для робототехники имеется огромный потенциал. Строительный робот способен облегчить труд рабочих, ускорить процесс, обеспечить возведение уникальных сооружений в экстремальных условиях. В настоящее время существует целое направление с такой специализацией, базирующееся на инновационных технологиях и подходах.
Зачем нужны строительные роботы?
Строительные работы всегда связаны с трудоемкими операциями, требующими тяжелого физического труда. Применение роботов-строителей позволяет значительно сократить сроки строительства, облегчить труд на основных и вспомогательных процессах, устранить человеческий фактор, нередко приводящий к тяжелым последствиям, повысить качество и точность строительных работ. В ряде регионов климатические условия затрудняют строительство, а для роботов они не страшны. В конечном итоге роботизация позволяет снизить себестоимость возводимых объектов и расширяет зоны возможного строительства.
Пресловутый человеческий фактор начинает сказываться уже на стадии проектирования сооружений. Все несовершенства человеческого участия способна устранить робототехника. Разработана специальная технология — Building Information Modeling (BIM), позволяющая создавать информационную модель любого объекта. Путем сбора и обработки всех сведений о сооружении и их взаимосвязей формируется трехмерная модель конструкции. Использование роботов повышает точность ее построения с учетом всех воздействующих факторов.
Типы строительных роботов с примерами использования
Ведущие компании, связанные с робототехникой, уже сейчас выпускают разнообразные строительные аппараты, с успехом используемые при строительстве больших объектов. Такие устройства показали свою высокую эффективность на всех стадиях — от проектирования до финишной отделки.
Робототехника Universal Robots в строительстве
Комплексный подход в автоматизации строительных работ продемонстрировали разработчики роботов Universal Robots. Их можно рассмотреть на примере самого легкого представителя этой серии — модели UR3e. Это компактный коллаборативный робот, подходящий для совместной работы с разнообразным оборудованием. Он имеет манипулятор в форме руки, в котором обеспечивается круговое вращение (360 градусов) во всех сочленениях (суставах) и неограниченное вращение в торцевом соединении. Такая подвижность дает возможность выполнения различных работ с подъемом и перемещением предметов весом до 3 кг.
Робот имеет универсальные способности. Его можно использовать для сборки конструкций (в т. ч. для завинчивания и сварки), склеивания, дозировки многокомпонентных смесей и растворов, полировки и зачистки, погрузочно-разгрузочных работ.
Строительные роботы для кладки кирпичей
роботы для кладки кирпичей
Возведение кирпичной кладки — это достаточно трудоемкая и однообразная работа. Однако при ее выполнении необходимо тщательно контролировать горизонтальность рядов и вертикальность кладки. Строительные роботы, работающие по соответствующей программе, легко справляются с такой задачей, значительно ускоряя процесс.
Одним из первых аппаратов стал американский робот Construction Robotics SAM. Он способен качественно укладывать более 3000 кирпичей за смену, что в несколько раз превышает возможности человека. На российском рынке можно приобрести модель SAM100, который устанавливается непосредственно на месте возведения стен и обеспечивает нужное качество.
Другой пример — австралийский аппарат Fastbrick Robotics Hadrian X. Работая по программе BIM, он способен действовать по заданной пространственной модели, обеспечивая нужную систему кладки и резку кирпичей в рамках цельной конструкции.
Универсальный FANUC M-10iA/12S
Компания FANUC Robotics создала ряд роботов, которые эффективно выполняют разнообразные строительные работы. Примером может служить модель FANUC M-10iA/12S с укороченной рукой и полым запястьем. Это высокоскоростной аппарат с великолепной подвижностью суставов. Способен манипулировать предметами весом до 12 кг. Такой аппарат справляется с облицовочными материалами. Он может укладывать стекловолокно, пенопластовые и другие плиты. Высокая скорость достигается при ламинировании. Аппарат часто используется при погрузочно-разгрузочных работах, при этом формируется идеальная укладка в штабели.
Самоходный вакуумный подъемник-робот Geko PV
подъемник-робот Geko PV
Больших физических усилий требует подъем и монтаж достаточно тяжелых строительных элементов — панелей (например, стеклянных), сэндвич-панелей, листов и плит. Облегчить такие операции способны роботы английской компании GGRgroup. Востребованным аппаратом является подъемник Geko PV. Это самоходное устройство в виде коленчато-локтевого механизма, обладающего специальными захватами вакуумного типа повышенной мощности. С их помощью оборудование захватывает и удерживает габаритные предметы весом до 175 кг. Груз может поворачиваться, фиксироваться в горизонтальной и вертикальной плоскости.
Роботы краны MCC 804
Указанная компания специализируется и на выпуске роботов-кранов. Они предназначены для сборки строительных конструкций в высотных сооружениях и входят в автоматизированную систему RCA, объединяющую такие подсистемы: подготовка и сборка материала, сборка балок и ферм, строительная система всего объекта, контроль и управление. Среди лучших аппаратов выделяется МСС 804 на гусеничном ходу. Оборудование снабжено телескопической 4-секционной стрелой, способной поднимать груз весом до 8 тонн на высоту почти 14 м.
Роботы «Кука» для строительства из дерева
Для возведения деревянных строений компания Kuka разработала и выпускает специальные строительные роботы. В частности, такими способностями обладает аппарат серии KR Quantec. В нем применена технология сшивки деревянных элементов. С помощью робота можно изготовить различные детали таких конструкций. Например, для павильона в Штутгарте (Германия) было произведено более 150 различных деревянных элементов с разным радиусом закругления. Практически все сооружение аппарат возвел в автоматическом режиме по специальной программе.
Роботы для сноса зданий
Для демонтажа различных сооружений роботы применяются уже несколько лет. Они представляют собой мобильные агрегаты, напоминающие экскаватор. Такие аппараты комплектуются всевозможными инструментами: дробилками, ковшами, молотами, сеялками и т. п. Ими разрушаются бетонные конструкции и демонтируются другие элементы. Характерный пример — телеуправляемый робот Brokk 330D (Швеция). Он работает от автономного дизельного двигателя.
Дроны в строительстве
Новое направление использования роботизированной техники в строительстве — задействование дронов. Они широко применяются для геодезических исследований перед началом строительства, контроля проведения работ и их соответствия проекту. Помимо таких исследовательских функций, дроны способны выполнять и практические работы: очистку территории, покраску, транспортировку и подъем строительных материалов. Примером использования дронов может служить робот-маляр Worker Bee американской компании Apellix.
Роботы и 3D-принтеры в строительстве
Современные 3D-принтеры находят применение в строительстве. Они используются для изготовления отдельных элементов и конструкций путем экструзии, порошковой технологии, аддитивной сварки. Такие детали отличаются высокой точностью, сложными формами и быстрым изготовлением. Американская компания ICON создала даже 3D-принтер, способный напечатать небольшой одноэтажный дом целиком.
Особое внимание уделяется совместной работе строительных роботов и 3D-принтеров. В этом направлении выделяется компания KUKA Branch Technology, создавшая такой конгломерат. С помощью совмещения работы аппаратов удается возвести сложные сооружения ячеистого типа.