Mi történik, ha egy építkezésen nem egyetlen robot dolgozik, hanem egy egész gépcsapat? A Stuttgarti Egyetem kutatói pontosan ezt vizsgálják két új projektben. Olyan autonóm robotrendszereket fejlesztenek, amelyek a tervek szerint képesek lehetnek építőelemeket szállítani, összeilleszteni és akár teljes szerkezeteket is felépíteni – egyre kevesebb emberi beavatkozással.
A SCALAR és a COBRAS projektek két különböző irányból közelítik meg a robotizált építkezést. Az egyik nagyméretű építőgépeket és mobil robotokat hangol össze, a másik pedig kisebb, azonos robotokból álló „rajjal” dolgozik.
Mindkét projektet az Európai Innovációs Tanács (EIC) Pathfinder Challenge programja támogatja, projektenként körülbelül 4 millió euróval. A Stuttgarti Egyetem Számítógépes Tervezési és Kivitelezési Intézete (ICD) által koordinált hároméves programok várhatóan 2026 novemberében indulnak.
SCALAR: robotok és daruk építhetik össze a faépületeket
A SCALAR projekt középpontjában a moduláris faépítés áll. Ennek lényege, hogy az épület egyes elemeit előre, az építkezési helyszíntől eltérő helyen gyártják le, majd a helyszínen már csak össze kell szerelni őket.
Ez gyorsíthatja az építkezést, miközben a fa bizonyos hagyományos építőanyagokhoz képest megújuló alternatívát jelenthet.
A kutatók egy olyan faszerkezeti rendszert szeretnének létrehozni, amely univerzális csatlakozásokat és digitális tervezési folyamatokat használ. Ehhez egy többléptékű robotikai rendszert is fejlesztenek, amely képes lehet önállóan összeállítani a fa modulokat.
A munkát nem egyetlen gép végezné.
A rendszerben a különböző gépek megosztják egymás között a feladatokat. A módosított daruk szállítják az építőelemeket, és nagyjából a megfelelő helyre teszik őket. Ezután a mobil robotok következnek, amelyek elvégzik a pontosabb illesztési és összeszerelési feladatokat.
Mielőtt a valódi építkezés elkezdődne, a kutatók először virtuális környezetben szimulálják majd a teljes folyamatot. Egy digitális vezérlőrendszer ezután valós időben koordinálhatja a gépek munkáját, és az építési helyszín biztonságát is figyelemmel kísérheti.
A robotnak az építési por sem lehet akadály
Egy ilyen rendszer azonban csak akkor működhet a gyakorlatban, ha a robotok érzékelői az építkezés nehéz körülményei között is megbízhatóak maradnak.
A SCALAR ezért olyan érzékelési megoldásokat is fejleszt, amelyek képesek működni poros, szennyezett környezetben és változó fényviszonyok között.
A rendszert nem kizárólag új épületekhez tervezik. A kutatók szerint a technológia később felújítási munkákban is használható lehet.
A projektben a Stuttgarti Egyetem Rendszerdinamikai Intézete mellett az Osztrák Műszaki Intézet, valamint a Liebherr és a Jekko darugyártók is részt vesznek.
COBRAS: amikor a robotok rajként dolgoznak
A másik projekt, a COBRAS, egészen más megközelítést alkalmaz.
Itt nem különböző típusú gépek összehangolása a fő cél, hanem azonos, elektromos meghajtású mobil robotokból álló raj létrehozása. Ezek a kisebb robotok együtt dolgozva építenének fel könnyű, újrafelhasználható térszerkezeteket.
A térszerkezetek egymáshoz kapcsolódó elemekből állnak. Ennek köszönhetően viszonylag kevés anyag felhasználásával is nagy területeket lehet lefedni.
A rendszer további előnye, hogy az elemek később szétszerelhetők és újra felhasználhatók.
A probléma éppen az, hogy sok kisebb alkatrészből kell összeállítani ezeket a szerkezeteket, ami jelenleg komoly élőmunka-igénnyel járhat.
A COBRAS erre a problémára a raj-intelligenciát használja.
Nem egy központi robot irányítaná a többieket
A robotraj egyik érdekes tulajdonsága, hogy nem feltétlenül lenne szükség egyetlen központi vezérlőre, amely minden robot minden mozdulatát meghatározza.
Ehelyett a gépek egymással együttműködve, dinamikusan szerveznék meg a munkát.
Ez azért is fontos, mert így a rendszer könnyebben méretezhető. Ha egy nagyobb építmény elkészítéséhez több robotra van szükség, egyszerűen további gépeket lehet bevonni. Ha pedig valamelyik robot meghibásodik vagy karbantartásra szorul, a többiek tovább dolgozhatnak.
Vagyis egyetlen meghibásodás miatt nem feltétlenül kellene leállítani az egész építési folyamatot.
Kevesebb anyag, több újrahasznosítás
A COBRAS nemcsak a robotokról szól. A kutatók digitális tervezési módszerekkel szeretnék csökkenteni az anyagfelhasználást, miközben javítják a szerkezetek teljesítményét.
Ehhez olyan moduláris építőelemeket fejlesztenének, amelyeket eleve úgy terveznek meg, hogy robotokkal lehessen őket össze- és szétszerelni.
Ez hosszabb távon teljesen más szemléletet jelenthet az építőiparban.
Egy épület vagy szerkezet ugyanis nem feltétlenül egyszer használatos végtermék lenne. Az elemeket később szét lehetne szerelni, máshol újra fel lehetne használni, vagy az adott helyszínhez és új követelményekhez lehetne igazítani.
A COBRAS projektben a Stuttgarti Egyetem Szerkezetmérnöki és Szerkezettervezési Intézete mellett a svájci EPFL Reconfigurable Robotics Lab, valamint a Brüsszeli Szabad Egyetem IRIDIA mesterségesintelligencia-kutatólaboratóriuma vesz részt.
Az építkezés teljes folyamatát automatizálnák
A SCALAR és a COBRAS közös gondolata túlmutat azon, hogy „robotok építenek robotokkal”.
A Stuttgarti Egyetem kutatói az építészetet, a mérnöki tudományokat, az anyagtechnológiát, a digitális tervezést és a robotikát egy összefüggő rendszerként kezelik.
A cél nem pusztán az, hogy egy robot kiváltson egy embert egy adott munkafolyamatban. Inkább egy olyan építési rendszer létrehozása, amelyben a tervezéstől az anyagmozgatáson át egészen az összeszerelésig összehangoltan működnek a digitális és robotizált megoldások.
Ez gyorsabb és termelékenyebb építkezést eredményezhet, miközben csökkentheti az anyagpazarlást és támogathatja a körforgásos építészetet.
Egyelőre még kutatás, de nagy lehet a tét
Fontos azonban, hogy a SCALAR és a COBRAS jelenleg még kutatási projektek. A robotok önálló építési képességeit a következő években kell kifejleszteni és valódi körülmények között tesztelni.
A hároméves programok arra keresik a választ, hogy a különböző építőgépek összehangolása, illetve az alkalmazkodó robotrajok valóban képesek-e hatékonyabbá tenni az összetett építési folyamatokat.
Ha sikerül, az építőiparban nem egyszerűen több robot jelenhet meg, hanem egy teljesen új munkamódszer: olyan építkezések, ahol a gépek nem külön-külön dolgoznak, hanem egymással együttműködve építik fel a szerkezeteket.
És talán még ennél is fontosabb, hogy a jövő épületeit nem feltétlenül azért bontanánk le, mert elhasználódtak vagy megváltozott a funkciójuk. Lehet, hogy egyszerűen szétszereljük őket, az elemeket pedig egy új épületben használjuk fel újra.
Forrás: Interesting Engineering
Borító: Pixabay
