Мобильных роботов научили вместе печатать бетонные конструкции

Сингапурские инженеры создали строительный 3D-принтер на подвижной платформе. Несколько таких принтеров могут самостоятельно перемещаться к месту печати и работать одновременно, создавая таким образом единую большую конструкцию. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Automation in Construction.

Большинство 3D-принтеров имеют конструкцию со строго ограниченной рабочей зоной, в пределах которой можно создавать печатаемый объект. При печати деталей или других небольших объектов это ограничение не мешает работе, однако оно делает такие принтеры неподходящими для создания массивных объектов, в том числе зданий. Для решения этой проблемы инженеры применяют два подхода — создают огромные 3D-принтеры, рабочая область который достаточна для печати зданий, либо устанавливают принтер на мобильную платформу. Тем не менее, оба подхода страдают серьезными недостатками. Например, если мобильный 3D-принтер в одиночку работает над возведением большой конструкции, в некоторых местах ему приходится соединять уже застывший бетон с новыми слоями, что может снизить прочность единой конструкции.

Инженеры под руководством Куанга Кыонга Фама (Quang-Cuong Pham) из Наньянского технологического университета создали пару мобильных роботов, оборудованных 3D-принтером для печати бетоном. Робот состоит из нескольких основных частей — колесной платформы, оборудованной датчиками перемещения нескольких типов, в том числе лазерными, закрепленного на платформе манипулятора, способного доставать до объектов на расстоянии 90 сантиметров, и установленного на конце манипулятора экструдера для строительной смеси. Для точного отслеживания положения платформы относительно места печати инженеры воспользовались внешними стереокамерами, которые необходимо установить вокруг роботов.

Разработчики использовали гибридную схему локализации роботов, при которой они сначала опираются на показания собственных датчиков, а при приближении к месту печати переключаются на управление по данным с внешних стереокамер, которые отслеживают положение специальных визуальных маркеров на мобильных платформах. Система позволяет роботам не только самостоятельно печатать объект, но и передавать свое местоположение для избегания столкновения с другим роботом.

Инженеры продемонстрировали работу 3D-принтеров на примере бетонной детали, длина которой превышает диаметр рабочей зоны робоманипулятора, а значит, требует применения двух роботов. Также эту проблему можно решить с помощью активного перемещения робота во время печати, но пока разработчики не реализовали эту возможность.

Ранее нидерландская компания CyBe представила другой строительный 3D-принтер, который так же может перемещаться по строительной площадке за счет гусеничного шасси. При этом перед непосредственным началом работ принтер выдвигает гидравлические упоры и фиксирует свое положение.

Григорий Копиев