Autonomní bagr robot staví zdi z tunových balvanů

Poptávka po automatizaci a její potenciál ve stavebnictví jsou nesrovnatelné, zejména pokud jde o zvýšení ekologické udržitelnosti, zlepšení bezpečnosti pracovníků a snížení dopadů nedostatku pracovních sil.

Jedním z nejnáročnějších úkolů ve stavebnictví je stavba zdi z balvanů různých tvarů a velikostí. Vyžaduje velkou fyzickou sílu a prostorové uvažování. V budoucnu bychom tento úkol mohli zadat robotům – jeden robot ho ostatně již zvládl.

Robot se nazývá HEAP (Hydraulic Excavator for an Autonomous Purpose) a jedná se o 12tunové autonomní rypadlo, které prošlo úpravami týmu výzkumníků ETH Zurich, píše portál Inceptivemind. Tyto úpravy zahrnovaly instalaci globálního polohového systému GNSS, inerciální měřicí jednotky (IMU) namontované na podvozku, řídicího modulu a senzorů LiDAR v jeho kabině a rýpadlovém rameni.

Pomocí senzorů může robotické rypadlo autonomně kreslit 3D mapu staveniště a lokalizovat stávající balvany o hmotnosti několika tun a demoliční suť, která byla na staveništi vysypána. Robot pak každý balvan zvedl ze země a pomocí technologie strojového vidění odhadl jeho hmotnost a těžiště a zaznamenal jeho trojrozměrný tvar.

Pro určení optimální polohy každého kamene byl vyvinut algoritmus. Bagr pak provede úkol tak, že kameny umístí na určená místa.

Stavba s využitím balvanů z místních zdrojů a odpadního betonu může mít pro určité účely významný pozitivní dopad na životní prostředí, protože snižuje uhlíkovou stopu stavby. Ačkoli se zdi z kamenů zděných na sucho tradičně používají pro příčky, terasy a opěrné zdi, jejich výroba, výpočet a ověřování jsou komplikované, což je činí méně vhodnými pro moderní výstavbu.

Tento projekt však ukazuje, jak lze efektivně integrovat výpočetní metody, přístupy strojového vidění a nové metody řízení, aby bylo možné zpracovávat rozmanité geometrické tvary kamenů a suti v přizpůsobivém stavebním procesu, který probíhá v nestrukturovaném stavebním prostředí.

Výzkumníci z ETH Zurich demonstrovali tento proces výstavbou volně stojící kamenné zdi (10 × 1,7 × 4 metry) a trvalé opěrné zdi (65,5 × 1,8 × 6 metrů) integrované s roboticky tvarovanými terasami (665 metrů čtverečních).

Trvalá opěrná zeď v parku Circularity se skládá z 938 jednotlivých prvků (balvanů a betonové demoliční suti, přičemž průměrná hmotnost každého z nich přesahuje 1000 kg) – což ji řadí mezi největší roboticky zhotovené stavby, které existují.

Tato práce poukazuje na potenciál autonomních těžkých stavebních vozidel pro adaptivní výstavbu s využitím vysoce nepravidelných, hojných a udržitelných materiálů, které nevyžadují téměř žádnou přepravu a předběžné zpracování.

Zdroj: Inceptivemind