Чтобы преодолеть эти ограничения, группа ученых из Лаборатории устойчивой робототехники при швейцарских исследовательских институтах Empa и EPFL предложила новый подход: использовать в качестве строительных платформ автономных летающих роботов.
Главное преимущество строительных дронов очевидно: они способны достигать мест, куда не доберутся традиционные машины. Такие устройства можно использовать в горных районах, на крышах зданий, в зонах стихийных бедствий или даже на поверхности других планет. Им не требуется обустроенная строительная площадка, они могут работать в роях, обеспечивая высокую гибкость и масштабируемость процессов. Более того, такие системы способны сократить логистические издержки, уменьшить расход материалов и повысить безопасность на стройках.
Особенно полезными летающие роботы могут оказаться в экстренных ситуациях. Например, при ликвидации последствий наводнений или землетрясений, там, где обычный транспорт не проедет, дроны смогут доставить строительные материалы и автономно возводить временные укрытия. Также они пригодны для ремонта труднодоступных объектов — фасадов небоскребов, мостов или промышленных конструкций — без необходимости устанавливать строительные леса.
Как поясняет автор исследования Юсуф Фуркан Кая, наземные роботизированные системы часто громоздки, требуют много времени на установку и имеют ограниченный рабочий радиус. В то же время строительные дроны — легкие, маневренные и мобильные. Проблема в том, что пока эта технология находится на начальной стадии готовности и еще не внедрена в промышленность.
Тем не менее, уже существуют прототипы, которые наглядно демонстрируют различные методы воздушного строительства: от укладки отдельных элементов до натягивания тросовых конструкций и послойной 3D-печати строительных смесей. В лаборатории Empa, например, дронов обучили совместной печати структур в несколько слоев — такая технология подходит как для строительства, так и для ремонта.
Но будущее таких систем требует комплексного подхода. Успешная реализация воздушной 3D-печати невозможна без одновременного прогресса в трех областях: робототехнике, материаловедении и архитектуре. Как подчеркивает руководитель лаборатории Empa Мирко Ковач, даже самый точный дрон не сможет работать эффективно без легких, прочных и подходящих для обработки материалов. И даже при их наличии, проектировщики должны адаптировать конструкции под ограниченную точность воздушных роботов, чтобы обеспечить их надежность.
Кроме того, летающие роботы пока сталкиваются с техническими ограничениями: малым временем полета, ограниченной грузоподъемностью и низким уровнем автономности. Чтобы решить эти задачи, исследователи предлагают поэтапное развитие автономии — от простого полета по заданному маршруту до полной независимости, при которой дроны сами анализируют среду, выявляют ошибки и корректируют проект в реальном времени. Конечной целью является создание систем, которые будут не просто следовать инструкции, но «понимать», с каким материалом и в каких условиях они работают, и буквально на лету интеллектуально оптимизировать процесс строительства.
Пока что использование воздушных роботов рассматривается как дополнение к наземным системам. Очевидно, в ближайшем будущем наилучшим решением станет комбинированный подход: тяжелые системы возводят нижние уровни, а дроны подключаются выше, используя свои преимущества.
Ранее ученые создали мягкого робота-червя, который прыгает на 3 метра в высоту.
