3D打印建筑机器人用半天建成一座房子

发布时间:2017-05-02  来源:天工社  


sciencerobotic以“建筑未来”为引重磅推出了MIT的最新研究成果——3D打印建筑机器人。这款移动机器人全程耗时13.5小时,完全独立操作,构造了一座直径为14.6米的一栋圆顶建筑,也打破了世界纪录。



这款机器人被称为“数字建筑平台”,是由麻省理工学院的Mediated Matter实验室设计完成的。它具有一个履带式的移动底盘,一个大型的4自由度的液压悬臂,悬臂的顶端安装了一个6自由度的Kuka机械臂,机械臂的顶端还可以替换焊接、挖掘和打印等不同工具。当然,机械臂上还配备了一套传感设备,用来帮助机器人进行定位和控制它的稳定性。机身上安装的电池板可以辅助车载电池共同为机器人提供动力(理论上,只要有阳光,便可以永久运行)。机器人悬臂的工作范围超过10米,可以完全胜任直径10米以上的大型建筑。DCP复制了3D建筑打印机的大部分功能,其最大可打印量为2,786立方米。整套设备的总成本达到了244,500美元。


本文开头提到的打破世界纪录的建筑,是由MIT的科学家设计的一套完整程序,“数字建筑平台”可以自行开出仓库,在Kuka小臂的末端有一个喷雾器,它会将两种化学品组合成液体聚氨酯泡沫,从而迅速膨胀和硬化。它以每小时1.728立方米的速度一层接一层地制作了一个14.6米宽,3.7米高的半球形开放式圆顶。DCP通过逐层打印发泡材料的方法制作出一堵空心墙,充当保温层。当放入管道,电气和材料后,可以用混凝土将其浇注成一个更永久和弹性的结构(或者用土或其他任何东西填充)。这样做完之后将泡沫留在原地可以增加建筑物的绝缘。即便如此,只有泡沫而没有混凝土的结构仍然足够强大,一个受过良好教育的研究生可以在其上玩跳房子。



MIT的研究人员,突破性的首次将激光发射器应用到了建筑平台的悬臂上。这套设备不仅可以降低平台的整体重量,扩大覆盖范围,还有助于更加精确的感知喷嘴的位置,帮助抵消悬臂其他位置的干扰性动作。这套设备能够帮助悬臂与参照物保持相对稳定的特性,也使其水平打印的技巧相当出众,就如上图所示,它可以在建筑物内侧悬空打造一个长凳。


除去固有材料,“数字建筑平台”还可以就地取材,目前研究人员还成功地对电烧结粉末玻璃,热沉积冰和含有砾石和干草纤维的压缩土进行了一些初步实验。 根据构建建筑的地方,所有这些材料都可能在本地找到并批量使用。因而,他们还希望在未来看到这款机器人能登录火星,根据当地的土壤和气候环境设计一种建筑,并自主收集能量和材料,从而建造房屋,甚至是城镇。



该项目的研发人员透露,目前美国国家航空航天局(NASA)、美国军方、谷歌都和他们进行过沟通,希望能有进一步的合作机会,还有一个人甚至想用这种技术建造一个地下篮球场。



按照MIT发表在science robotics上的论文所示,只要您提供太阳和原材料,这些机器人就可以快速自主地 ,并且以非常低的成本来构建建筑。研究人员已经想到了几种工作情景,包括在极地环境中制造冰结构,在沙漠中利用沙子形成分形结构,以便稍后沉入海洋提供珊瑚礁栖息地。


这样说来,像这样的机器人似乎在自然灾害或难民危机之后,需要在基础设施比较落后的地方迅速而廉价地创造大量的住房时最有价值。


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