Модульный робот CONCERT: Будущее гибкого строительства

Несмотря на то, что строительная отрасль всегда сталкивается с проблемами, такими как нехватка рабочей силы, безопасность и операционная сложность, развивающиеся роботизированные технологии играют решающую роль. В центре этих технологий находится проект CONCERT от Итальянского института технологий (IIT) — полностью перенастраиваемый модульный робот, предназначенный для сложных строительных условий.

Что такое перенастраиваемый модульный робот?

"Перенастраиваемый модульный робот" (MRR) — это система, состоящая из механических и электронных блоков или модулей, которые могут быть подключены и отсоединены, позволяя изменять структуру робота, его степени свободы (DoF) и функциональность в зависимости от потребностей на строительной площадке. Основная идея заключается в том, чтобы иметь единую платформу, которая, вместо использования нескольких роботов с одной функцией (например, один для бурения, один для шлифовки, один для транспортировки), может адаптироваться для выполнения множества задач, просто заменяя модули и инструменты. Этот подход особенно важен для строительства, где площадки являются динамичными, нерегулярными и изменяющимися — и стоимость/время замены традиционного оборудования высоко.

Что такое CONCERT? (Техническое резюме и статус проекта)

CONCERT — это модульная роботизированная платформа, разработанная группой исследователей Итальянского института технологий (IIT) в рамках европейского проекта CONCERT. Робот предназначен для работы в качестве ко-робота (сотрудничающего робота) на строительных площадках, выполняя такие задачи, как точное бурение, шлифовка, распыление штукатурки/изоляции и подъём тяжёлых грузов, избегая столкновений с препятствиями. Ключевые технические характеристики включают использование моторов с "высокой плотностью мощности", механизмы быстрого соединения модулей, сменные держатели инструментов и программное обеспечение, которое автоматически обновляет кинематические и динамические параметры после установки/удаления модуля, что позволяет перенастроить систему и привести в рабочее состояние за менее чем 10 минут. Эта система также была протестирована на реальных строительных площадках.

Полевые данные и первичные результаты

Проект CONCERT был протестирован не только в лабораторных условиях, но и на реальных строительных площадках. Это реальное применение демонстрирует практический потенциал робота для работы в сложных и изменяющихся строительных условиях. Например, в проекте строительства больницы в Кракове (полевой пример) робот успешно выполнил различные задачи в реальных условиях (точное бурение, шлифовка, распыление, подъём грузов). CONCERT также способен поднимать многосоткилограммовые грузы и выполнять многозадачность, при этом точная нагрузка зависит от конфигурации. Это подтверждает, что платформа может быть использована в реальных операционных условиях, а не только как лабораторный прототип.

Преимущества и стратегические перспективы

• Повышение безопасности и снижение уязвимости человека: CONCERT является более безопасной альтернативой для таких задач, как распыление изоляции или подъём тяжёлых грузов, заменяя человека в этих высокорисковых задачах.

• Промышленная гибкость: Робот может быстро адаптироваться для выполнения различных задач, устраняя необходимость в моделях с одной функцией.

• Снижение затрат и времени: Заменяя несколько специализированных роботов одним многофункциональным, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы.

• Ответ на проблему нехватки рабочей силы: Эта технология может помочь заполнить пробелы, вызванные нехваткой квалифицированных рабочих.

• Интеграция с цифровыми рабочими процессами (BIM/Цифровой двойник): Результаты выполнения задач напрямую возвращаются в модель, упрощая цикл контроля качества.

Ограничения и практические вызовы

Несмотря на достижения, существуют и проблемы:

• Экологическая устойчивость и устойчивость к воздействиям: Нужно учитывать погодные условия (дождь, пыль, экстремальные температуры) и удары/вибрации на строительных площадках — эта проблема была отмечена в полевых отчетах.

• Стандартизация и безопасность труда: Необходимы стандарты, методы оценки рисков и сертификация безопасности для работы на площадке.

• Начальная стоимость и анализ ROI: Хотя модульная платформа экономит средства в долгосрочной перспективе, анализ общей стоимости владения (TCO) и рентабельности инвестиций (ROI) имеет важное значение для компаний.

• Обучение персонала и подготовка: Операторы, обслуживающие команды и менеджеры проектов должны быть знакомы с модульной логикой и новым программным обеспечением.

• Цепочка поставок и обслуживание модулей: Быстрая доставка модулей, запасных частей и обслуживание на месте — это проблема.

Перспективы модульных роботов в строительной отрасли

Модульные роботы или конфигурируемые роботы — это роботизированные системы, которые могут быстро изменять свою механическую структуру, рабочие инструменты и даже программное обеспечение для управления, чтобы адаптироваться к необходимым операциям на строительной площадке. Эта гибкость, продемонстрированная в таких проектах, как CONCERT, означает переход от однофункциональных роботов к эпохе "многофункциональных и самоорганизующихся роботов".

Перспективы этой технологии в строительной отрасли выходят за рамки простой механизации нескольких процессов. Это системная трансформация в управлении человеческими и техническими ресурсами для проектов. В ближайшие 5–10 лет эти роботы могут преобразовать строительство в процесс, основанный на данных, гибкий и устойчивый к колебаниям рабочей силы. Учитывая текущую нехватку квалифицированных рабочих, рост стоимости проектов и давление для соблюдения стандартов безопасности и устойчивости, использование этой технологии является не опцией, а необходимостью.