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拒绝黑心建筑商 让3D打印机器人打印房子

在一个建筑工人的卡车里,应该很容易找到钉子枪和切锯这些建筑工具,但是如果Sa?a Joki?和Petr Novikov成功的话,建筑机器人将有可能成为下一代强大的建筑必备工具。他们做的东西,是一个被称为Minibuilders的全新3D打印建筑机器人套件,可以像建筑工人那样3D打印出一间房屋。

在建筑领域里3D打印机器人并不是什么新鲜事儿,但是这项技术之前一直停留在概念阶段,现在却能够在现实中实现了。之前有过很多3D打印建筑机器人的试验,他们都是利用基于吊架的系统,这些系统可以沉淀厚厚的混凝土,最后构造出来的不过是一个差强人意的“避难所”,而那些较为成功的3D打印建筑机器人又无法构造出体积较大的建筑。实际所需的建筑规模往往会让设计和制造看上去非常不实际,而且成本也很高,这些因素都大大限制了可以构造的建筑物大小。

Minibots运作方式基本上和同类型的无人建筑机器人一样,逐层浇筑流体建筑材料。但是它最大的不同,就是可以打印的建筑体积更大,而且设计方法也与众不同。

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这套系统的核心是一个庞大的主部件,有两个装有液化合成大理石的大型圆筒,大理石经独特的配方制成。气胎注射筒会通过长长的管子推动材料,那些管子将被安置在一个建筑工地上,与三个敏捷的专业附属机器人协同工作。有些研究人员会觉得自己就像是一个建筑师,把自己的建筑构想通过一个巨大的独立机器变成现实,而Minibuilders的团队扮演角色就像是一个“包工头”,在建设过程中 “招募”各相关领域里的建筑专业资源。

如何开始构建

和构建传统建筑物一样,建筑流程需要从一个坚实的地基开始。“地基机器人(Foundation Robot)”是一台由Arduino支持的设备,它还装配了一个传感器,可以沿着地上标记的线进行工作。建筑师可以在建筑台上面先勾勒出建筑的轮廓,然后地基机器人就开始进行连续螺旋式循环,浇筑好前20层建筑材料。基本上,我们可以把这个地基机器人看作是一个从底层开始堆积建筑材料的“建筑师”。

一旦地基铺好,建筑工人可以把一个“抓握机器人(Grip Robot)”紧夹在地基上面,它和地基紧密的粘合在一起,瞬间就能变成从世界上最先进的“小铲刀”。抓握机器人的喷嘴可以水平移动,使用更多材料在地基基础上来创造建筑,它还可以在建筑物上面增加动态纹理。在浇筑一层全新材料的时候,为了加速材料的干燥固化速度,抓握机器人还配置了一对加热器,这对加热器可以吹出198°F的热风,热固大理石混合。由于材料坚硬,支持在水平方向进行扩展,因而机器人可以打印屋顶或其他悬臂结构。

这种建筑方法的主要缺陷就是结构不稳定,由于建筑材料都是按照同一方向的轨迹浇筑的,如果有巨大的压力产生,就可能发生断裂的情况。Joki?和Novikov解决了这个问题,他们采用了胶合板,还发明了另一个机器人(据称叫真空机器人),这个机器人可以遍历整个建筑结构,然后发现上面两台机器人工作中没有做到位的地方,然后加强已打印的材料。最后,借助于这三台建筑机器人,一个只有两厘米厚的建筑框架变成了一个坚固的建筑物。

 

“MInibuilders的概念,不仅仅是这三台机器人,而是希望让每一台建筑机器人都能够通过团队的力量来建造出更大的建筑物,” Joki?说道,“我们选择制造这三台机器人,是因为他们是建筑过程中必不可少的元素,比如在建筑墙壁和天花板的时候就需要它们,但是Minibuilders建筑机器人家族完全可以添加新的机器人进来,实现多样化的建筑功能。”

这些原生机器人给人的印象非常深刻,在这个项目里面,除了Joki? 和Novikov两人之外,还有来自西班牙加泰罗尼亚高等建筑研究院的人员。这个项目是由俄罗斯的科技孵化器SDVentures提供资金支持的。机器人架构是由开源建筑拼装玩具Erector Set提供建造的,固定装置采用了激光切割塑料,并安置在一个地方。电机和滑轮直接则是从一个电子设备爱好者的商店里面直接购买的,而代码是使用可视化编程语言开发工具Processing开发的。Minibuliders改进了一些硬件和软件,还为设计师匹配了CAD工具。

“我们可以肯定,Minibuilders将在未来建筑机器人领域里扮演一个非常重要的角色,我们也将会继续这项研究,” Novikov说道,“我们也鼓励其他研究人员一起探索这一领域,所以,我们与大家分享了Minibuilders机器人的技术细节文件。”

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