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一個機器人就能建一座大廈,建筑業迎來了顛覆行業的時機

童程童美 2017-05-03

“當我還生活在硅谷時,認為建筑業已經迎來了顛覆行業的時機。”MIT媒體實驗室最近發表在《ScienceRobotics》的論文應驗了此觀點,論文指出“依賴于傳統制造技術的建筑是危險的,緩慢且高耗能。”如此來說,建筑聽起來就像是機器人的工作。”

摘要

“當我還生活在硅谷時,認為建筑業已經迎來了顛覆行業的時機。”

MIT媒體實驗室最近發表在《ScienceRobotics》的論文應驗了此觀點,論文指出“依賴于傳統制造技術的建筑是危險的,緩慢且高耗能。”如此來說,建筑聽起來就像是機器人的工作。”

MIT媒體實驗室的這篇論文介紹了數字建筑平臺(DCP),是一臺自動化的建筑系統,能建造即時定制的大型建筑結構。換言之,數字建筑平臺(DCP)使用一個機器人手臂,運用輔助性的建筑技術,安全并快速地修建可重構的大型建筑。

一個機器人就能建一座大廈,建筑業迎來了顛覆行業的時機

近年來出現了一些有趣的機器人,使用輔助性的建筑技術來建造小型建筑,甚至建造機器人本身。雖然大型機器人建設也是一個積極研究的領域,但一直沒有相關的概念或原型出現。此前,在建筑業出現了砌磚機器人,起重機架式的機器人,它們可以3D打印混凝土建筑,甚至通過不停運磚來建造墻壁。在這些建筑解決方案中最實際的可能就是起重機架式的機器人,但其最大的缺點是,此類機器人只有在人工設置機器位置并預調出待建建筑物的情況下,才能發揮最大功效。

一個機器人就能建一座大廈,建筑業迎來了顛覆行業的時機

(source:ScienceRobotics)

MIT的數字化建設平臺(DCP)則與這些機器人有所不同,它是一臺獨立的移動式設備(最高速度為0.5m/s),由太陽能電池供電(設備上有幾個太陽能電池板),所以只要有陽光,它可以永遠運行。DCP擁有3D建筑打印機的功能:手臂很長,最大可打印2,786立方米。機器人本身由兩只手臂制成:長手臂自由度為4,負責所有大型動作;另外一個小巧的手臂,自由度為6,如人手一般做精細動作。此系統成本達到了244500美元。

DCP的建造技術很直接:在小臂的末端有一個噴霧器,將兩種化學品組合成液體聚氨酯泡沫,能迅速膨脹和硬化。你可以編程命令DCP打印你喜歡的任何東西。在上面的視頻演示中,它以每小時1.728立方米的速度打印了一個14.6米寬,3.7米高的半球形開放式圓頂。DCP用泡沫塑造一個混凝土框架:兩個泡沫墻,其中一面墻嵌在另一面的內壁,中間有一個空間,放入管件和電器設備,澆入混凝土,使其成為更永久和彈性的結構(或者用灰塵或其他任何東西填補它們)。此后,保留泡沫外層可以增加建筑物的絕緣性質。但即使此建筑只有泡沫沒有混凝土,結構仍然非常穩固,足夠承受一個成年人在上面蹦跳。

因為泡沫能快速干燥,所以它能快速形成一個圓頂形狀,連續層不必直接接觸到頂部。它甚至可以旋轉90度,形成一個平屋頂,或者是無需支撐的架臺和長凳。另外,研究人員做過實驗,當此建筑需要額外的支撐時,機器能夠自動焊成固定形狀的鏈條,將螺紋鋼和鏈條嵌入,概念如下圖所示:

一個機器人就能建一座大廈,建筑業迎來了顛覆行業的時機

(source:ScienceRobotics)

實現按需建造的功能有兩項必要條件:電力和建筑材料。電力是一個難點,盡管不存在真正的技術障礙(添加太陽能電池板能保持機器人啟動和運行)。建筑材料更是一個挑戰,因為從頭開始噴涂泡沫使其定型很困難,但幸好噴霧泡沫不是唯一能用的建筑材料(但它可能是最適合的材料)。研究人員還成功地應用了電燒結玻璃粉(electro-sinteredpowderedglass),熱沉積冰,含礫石和干草纖維的壓縮土,所有這些材料都能成為有效的建筑材料,且能批量使用。

這是一個非常有趣的想法,只要能提供太陽能和原材料,這些機器就人可以快速,低成本地,自動地構建建筑,通常這三個特征很難兼得。研究人員已經想到了幾種應用情景,包括在極地環境中制造冰結構,在沙漠中制造分形結構,將其沉入海洋,為珊瑚礁提供棲息地。

這一點使得此類機器人更有價值,尤其是發生在自然災害或難民危機時,此時需要在低基礎設施領域,迅速而低成本地建造大量住房。

此類機器人能否比其他快速建造的解決方案更實用,還有待觀察,與許多機器人應用一樣,人工建造仍然是最便宜和最有效的方式。

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