Строительство: гибридные технологии + автоматизация стройки роботами

Строительство: гибридные технологии + автоматизация стройки роботами

Специалисты-дизайнеры современной строительной сферы уже успели познакомиться с целым рядом развивающихся технологий, коими обеспечивается автоматизация стройки, например:

  • виртуальной (дополненной) реальностью (VR / AR),
  • искусственным интеллектом (AI),
  • интернетом вещей (IoT),
  • информационным моделированием зданий (BIM),
  • робототехникой.

Однако крайне мало встречается размышлений на тот счёт: что автоматизация строительной сферы допускает объединение в разной степени отмеченных выше технологий. Поэтому совершим небольшое «путешествие» в области современной автоматизации строительства, чтобы прояснить назревающие новые возможности.

Концепция автоматизации дистанционным управлением строительства

Строительный мир автоматизации, — реальность, которая представляет собой управление машиной или системой с физического расстояния. Концепция автоматизации стройки дистанционным управлением не является чем-то новым, но достижения в области виртуальной реальности и коммуникационных технологий делают дистанционную совместимость более изощрённой и обычной.

Одной из конечных целей автоматизации на стройке является эффект присутствия оператора, обычно применяемый для описания видеоконференций, пассивного аудиовизуального опыта.

Между тем, эта же технология достаточно часто касается и удалённых манипуляций. Дистанционно управляемая робототехника (Telerobotics) относится конкретно к удалённой работе полу-автономных роботов. Все эти подходы автоматизации строительства включают в себя интерфейс «человек-машина» (HMI – Human Machine Interface).

Автоматизация стройки при помощи техники Telerobotics
Демонстрационный пример работы технологии «Telerobotics» на решении строительных автоматизированных задач с учётом применения интерфейса «человек-машина»

Этот интерфейс содержит «аппаратное и программное обеспечение, позволяющее преобразовывать вводимые пользователем данные в виде сигналов для автоматизации.

Введённые сигналы, в свою очередь, обеспечивают требуемый результат строительства для пользователя. Таким образом, достижения в области технологии HMI представляют значительные потенциальные преобразования в плане проектирования, и автоматизации строительства зданий.

Демонстрация точности автоматизации строительства

Конкретный пример: исследователи университета Тасмании (Австралия) объединившись с местным застройщиком, продемонстрировали автоматизацию точности строительства геометрически сложной кирпичной стены. Для работы использовалось «Fologram», — приложение, позволяющее пользователям видеть информацию трёхмерного моделирования на основе CAD.

Информация накладывалась на фактический вид стороны проекта, каменщики устанавливали начальные кирпичики, чтобы обеспечить дальнейшую автоматизацию цифрового строительства. В противном случае задача потребовала бы постоянного измерения поля и проверки строительства.

Выстроенная стена визуально похожа на роботизированные панели исследовательской группы «ETH Zurich». В этом случае, однако, каменщик занимает место робота, расширяя опыт строительства машин, наделённых компьютерным зрением. Тем не менее, инструмент «Fologram» обещает сделать процессы автоматизации строительства в будущем именно под руководством робота.

Необходимость присутствия оператора удалённо

Обстоятельства строительства, при которых необходим удалённый оператор, требуют технологий дистанционно управляемой робототехники. Например, технологии от Лаборатории информатики и искусственного интеллекта MIT (Массачусетский технологический институт).

Автоматизация стройки посредством технологи от MIT
Технология автоматизация стройки от инженеров Массачусетского технологического института позволяет решать задачи выстраивания кирпичной стены при помощи робота, управляемого платформой VR / AR

Связав платформу VR / AR и роботизированную руку, исследователи MIT сделали возможным для людей управление роботизированными действиями строительства в режиме реального времени. Правда, учитывая, что скорости сети не всегда идеальны для AR, учёным пришлось выбирать между двумя недостаточно оптимальными подходами автоматизации:

  1. Прямой модельный подход сочетает в себе взгляд пользователя и робота. Этот метод является энергичным, но сетевые лаги способны вызывать головокружение (тошноту) у пользователя.
  2. Второй подход, — киберфизическая модель, визуализирует виртуальную копию робота и роботизированной среды, подобную виртуальной реальности, где физическая реальность остаётся невидимой.

Исследовательская группа «CSAIL» решила разработать гибрид этих двух стратегий автоматизации, объединяя оба вида таким образом, чтобы свести к минимуму головокружение и позволить пользователям калибровать виртуальные и реальные перспективы строительства.

Согласно выпущенному пресс-релизу MIT: «Система имитирует гомункулярную модель ума — идею о том, что в мозге человека находится некто, который контролирует все действия, просматривает изображения и вводит человека в чувство понимания». В случае с роботом, пользователь-человек фактически становится гомункулом (существом, полученным искусственным путём).

Ускорение автоматизации роботизированным контролем

Токийская компания «SE4» смогла создать подобную систему дистанционно управляемой робототехники, преодолевающей отставание сети с помощью искусственного интеллекта. Благодаря этому, удалось ускорить автоматизацию роботизированным контролем.

Сочетая виртуальное и компьютерное зрение с искусственным интеллектом и робототехникой, система семантического управления «SE4» способна предвидеть выбор пользователя в зависимости от среды робота.

Автоматизация стройки и японская платформа SE4
Аппарат автоматизации (роботизации) от японских изобретателей – комплекс «SE4» или система семантического управления, наделённая практически полным человеческим «мышлением» в строительстве

Японские учёные создали основу для физического понимания мира вокруг машин. Обладая пониманием семантического стиля, робот в окружающей среде может использовать собственные датчики, интерпретировать инструкции человека с помощью виртуальной реальности.

Разработанная для строительства, система способна предвидеть потенциальные столкновения между физическими объектами или между объектами и площадкой. Кроме того, системой обеспечивается точная автоматизация перемещения объектов на место. Семантическое управление также допускает включение в процессы строительства совместных роботов – так называемых «котов».

Благодаря автоматизации «Semantic Control» создаётся экосистема, где роботы получают способность координировать действия строительства. В результате человек лишь поясняет, что необходимо делать, а робот уже решает — как делать.

Освобождение машин от полного контроля людьми

Придёт время, когда машины на строительстве зданий попросту освободятся от людей. Несмотря на серьёзные проблемы, с которыми сталкиваются производители робототехники, способной обеспечить автоматизацию с мобильностью и маневренностью человеческого тела, компания «BostonDynamics» (Уолтем, штат Массачусетс), добилась впечатляющих успехов.

Автоматизация стройки и успешный проект "Atlas"
Один из успешных и впечатляющих проектов автоматизации под строительство – робот «Atlas», способности которого, однако, простираются далеко за границы строительной сферы

Созданный инженерами компании на основе 3D-печатных компонентов человекоподобный робот «Atlas», использует компактную гидравлическую систему на 28 независимых соединений. Робот способен передвигаться на скорости 1,5 м в секунду.

Ссылаясь на впечатляющий подвиг «BostonDynamics», научные сотрудники университета Миннесоты утверждают, что наступит день, когда роботы смогут свободно перемещаться и применять искусственный интеллект на строительстве. Машины научатся различать условия реального мира и без вмешательства людей смогут принимать решения по автоматизации в реальном времени.

Таким образом, будущие рабочие места, скорее всего, будут занимать не только люди, но также гуманоиды. И тем и другим придётся работать вместе. Строительные роботы, скорее всего, приобретут полностью автономный статус. В крайнем случае, роботом работником будет управлять человек, находящийся на удалении вне строительной площадки.

Автоматизация стройки — видео предупреждение работнику человеку

Демонстрация видео ниже заставляет задуматься относительно будущего для человека. Машины уверенно приближаются в плане сопоставления с возможностями людей. Роботы всё сильнее напоминают о том, на что способны. Людям чаще придётся испытывать ощущения потери рабочих мест:

Впрочем, это, наверное, призвание людей – превзойти самих себя. Другой вопрос – чего следует ждать от полученного превосходства? Беззаботной жизни или полного подчинения роботам?


При помощи информации: ArchitectMagazine