Автоматизация на строителната площадка – роботите никога не боледуват

 „Колегите роботи“ отдавна са навлезли в строителната индустрия. Но автоматизацията на строителната площадка е още в начален етап. Първите продаваеми роботи обещават по-голяма ефективност в строителството.

Независимо дали става въпрос за производство на строителни продукти, армиране на бетонни елементи, сглобяване на кофраж или дървени конструкции – роботите отдавна се използват в индустрията и в работилниците на някои професии в бранша. Сега те искат да завладеят и строителните площадки, защото вече могат да разрушават, измерват, зидат, пробиват и заваряват, полагат настилки, измазват или боядисват стени и тавани. Под формата на 3D принтери те могат да произвеждат дори цели къщи.

Какво представляват роботите?

Терминът идва от „robota“ (на славянски „работа“). Роботите са нещо като „работници-машини“, които са способни самостоятелно да изпълняват сложна последователност от дейности, да ги контролират и да ги коригират, ако е необходимо. Прави се разграничение между полуавтономни строителни роботи, които се управляват дистанционно, програмируеми строителни роботи, които са оборудвани със сензори и действат до голяма степен независимо, и поддържани от изкуствен интелект роботи, които работят напълно самостоятелно и отчасти могат да се справят и с непредвидени събития.

Роботите никога не се разболяват

Строителната роботика има много предимства. Роботите никога не се уморяват или разболяват, винаги работят с постоянно качество – чисто, прецизно, ефективно и бързо. Роботите могат да се ориентират самостоятелно в пространството и да извършват работата си – контролирани от програми, CAD или BIM данни за планиране – напълно автономно или с дистанционно управление. Роботите не се нуждаят от планове, вместо това те пренасят строителните данни директно на строителната площадка в мащаб почти 1:1. Това позволява по-рационални и икономични процеси, повече прецизност и по-малко грешки по време на строителството.

Освен това роботите освобождават работниците от монотонната, физически натоварваща и опасна работа, която често води до производствени аварии. Те дават нова творческа свобода на проектантите. Например 3D принтерите могат да се използват за икономично реализиране на форми и структури, чието изпълнение преди това е било невъзможно или много трудно. В съчетание със съвременните системи за автоматизация, частично подпомагана от изкуствен интелект, роботиката би могла да подобри имиджа и да повиши привлекателността на професиите в бранша и да противодейства до известна степен на настоящия недостиг на квалифицирани работници.

Универсални устройства за строителната площадка

Производителите на роботи се опитват да завладеят и строителната площадка като пазар за продажби, предлагайки нови разработки, например – мобилни многофункционални роботи. Те се ориентират самостоятелно в пространството и могат да изпълняват различни задачи. Записват ситуацията на строежа под формата на облаци от точки на лазерен скенер и като фотопанорама. Чрез взаимозаменяемите модулни приспособления за инструменти на рамото за захващане могат да се трансформират в робот за пробиване, фрезоване, рязане или заваряване – точно като Baubot от австрийската фирма Baubot GmbH.

Мобилният робот, който се предлага в две версии,  се използва гъвкаво на строителни обекти благодарение сменяемата приставка на роботизираната му ръка, която е с дължина до 1,9 или 3,1 метра и е толкова компактен, че минава дори и през врати. Той се изкачва по стълби и превозва товари с тегло до 20 или 70 кг. Стълбите също не са пречка за автономния ходещ робот Spot от Boston Dynamics. Благодарение на четирите си крака той се справя и с пресечен терен и пренася полезен товар до 14 кг. В различни конфигурации, например с 3D лазерен скенер или захватно рамо, Spot може да се използва за различни цели: например за наблюдение на строителството, контрол на напредъка на обекта или геодезия. Trimble или Leica Geosystems предлагат подходящи комбинирани решения за тази цел.

Зидария, пробиване или мазилка

Роботът за зидане Hadrian X на австралийския производител FBR може да построи цяла сграда за два дни. В процеса на изграждане той работи с 3D строителни данни, които определят позицията на тухлите, взима ги една по една, привежда ги в необходимия размер, нанася хоросан и ги позиционира точно на правилното място с телескопичната си ръка. Веднага след като Hadrian X завърши грубия строеж, „колегата“ Okibo от едноименния производител поема работата на автоматизираната строителна площадка. Okibo е до голяма степен автономен робот за мазилки и боядисване. Оборудван с редица сензори и 3D лазерен скенер, той автоматично записва заобикалящата го среда, ориентира се самостоятелно и нанася мазилка или боя върху всяка повърхност с помощта на изкуствен интелект, като взема предвид отворите за прозорци и врати или други повърхности, които трябва да бъдат пропуснати.

Полуавтономният робот за пробиване Jaibot от Hilti пробива дупки и след това ги маркира за различните дейности. Това облекчава майсторите от напрегната работа високо над главата им и осигурява повече прецизност и безопасност. Jaibot се калибрира и ориентира чрез тотална станция Hilti, навигира се с дистанционно управление и извършва автоматично пробиванията в обхвата си. Тъй като Jaibot не може да се изкачва по стълби, той се транспортира до следващия етаж с кран или товарен асансьор. Съществуват и роботи за скеле: захранваният с батерии Liftbot на Kewazo може да се монтира за по-малко от половин час и транспортира материали или компоненти безопасно и почти два пъти по-бързо от конвенционалните лебедки и строителни подемници.

Робот на два крака

По-зрелищните разработки включват хуманоидни, т.е. роботи имитиращи човека. Те предизвикват най-голямо вълнение извън професионалните среди, защото се доближават най-много до стереотипа за робот, подобно на човека „машинно същество“. В Индия, Япония или Испания от няколко години различни компании разработват роботи, които имат човешка форма, ходят безопасно на два крака и изпълняват прости задачи по команда. Те например помагат при пренасянето на тежки компоненти или при сглобяването на елементи за стени и тавани. Роботите са високи около 1,6 м, тежат 60 кг, захранват се с батерии и са оборудвани със сензори и камера, могат да се справят с неравни повърхности, стълби и до известна степен с непредвидени събития – като например да избягват различни препятствия. Придвижването на два крака обаче изисква много технически усилия.

Робот за 3D печат

3D принтерите също са компютърно управлявани устройства, които извършват повтаряща се дейности бързо и прецизно и изграждат на слоеве обекти от течен, прахообразен или твърд изходен материал с помощта на химически и/или физични процеси.

Почти всичко може да се отпечата в работилницата или директно на строителната площадка. Метални конструкции, както и конструкции от имитиращи дърво, рециклирани материали или твърди компоненти от бетон със или без желязо, армировка от фибростъкло и текстилна тъкан. По-големите компоненти – и особено цялостните сгради – изискват големи монтажни пространства, които трябва да са малко по-големи от обекта, който ще се строи. Поради това 3D принтерите често са подобни на конструкции на портални кранове, с печатаща глава, монтирана на количката.

Робот за обличане

Активните екзоскелети са специален вид роботи: можете да ги пристегнете около тялото си и да ги използвате като помощно средство за повдигане и пренасяне. Активните екзоскелети се задвижват от електрически двигатели. Силата на опората може да се регулира ръчно или автоматично. Ако екзоскелетите са свързани с интернет на нещата (IoT), стойностите на натоварването и дейностите могат да се оценяват за статистически цели, за анализ на извършената работа или за фактуриране на дейностите.

Какви са пречките?

На многобройните предимства на строителната роботика се противопоставя фактът, че при цени, започващи от 10 000 евро за стационарни роботи с едно рамо и 75 000 евро и повече за многофункционални, мобилни роботи, използването им понастоящем все още е икономически неизгодно за малки и средни строителни проекти. От друга страна, строителните обекти с големи площи са идеално поле за дейност. Истинско предизвикателство пред цифровизацията и автоматизацията в строителството обаче е изграждането на конвенционални сгради. В продължение на векове то се определя основно от дребномащабни, ръчни процеси, които се извършват поотделно от различни професии. Това затруднява тяхната механизация, автоматизация и интеграция. Освен това строителните площадки се различават от промишлените халета: Всека една от тях е различна, непрекъснато променяща се, прашна, мръсна, изложена на вятър и атмосферни влияния, понякога затрупана с материали, замърсена със строителни отпадъци и т.н. Това не са идеални условия, особено за мобилните роботи, които изискват възможно най-подредено пространство без препятствия.   Всичко това е причина автоматизацията на строителните площадки да напредва бавно.

Освен това винаги трябва да се има предвид, че роботите не са самоцел и че истинската цел е свързаната в мрежа, интегрирана и автоматизирана строителна площадка. За да се постигне това, роботите трябва да бъдат свързани помежду си както и с останалите машини и да бъдат оптимално интегрирани в строителните процеси. Автоматизацията на строителната площадка може да получи попътен вятър от нарастващите разходи за труд, недостига на квалифицирани работници и BIM.