Πηγή Εικόνας: https://www.empa.ch/web/s604/flugroboter-im-bauwesenΔιεθνής ομάδα ερευνητών υποστηρίζει ότι ιπτάμενα ρομπότ θα μπορούσαν να κατασκευάσουν ουρανοξύστες, δομές σε δυσπρόσιτες ή πληγείσες από καταστροφές περιοχές και να επισκευάσουν γέφυρες και προσόψεις χωρίς σκαλωσιές, φτάνοντας σε ύψη και τοποθεσίες που κάποτε θεωρούνταν αδύνατο. Μάλιστα, σε εξέλιξη βρίσκονται ήδη δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες.
Η μελέτη των ερευνητών από το Imperial College του Λονδίνου, το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, τα Ελβετικά Ομοσπονδιακά Εργαστήρια Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών και την Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης, διερευνά πώς τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη μπορούν να πραγματοποιούν αυτόνομα εναπόθεση υλικού στον αέρα – μια διαδικασία γνωστή ως εναέρια προσθετική κατασκευή (Aerial Additive Manufacturing – Aerial AM) – σηματοδοτώντας ένα σημαντικό βήμα στην τεχνολογία των εναέριων κατασκευών.
Η προσέγγιση, η οποία χρησιμοποιεί εναέρια ρομπότ για εργασίες κατασκευής χωρίς περιορισμούς, προσφέρει διακριτά πλεονεκτήματα, όπως η επεκτασιμότητα σε ύψος, η πρόσβαση σε δυσπρόσιτες τοποθεσίες και οι γρήγορες επισκευές κατά παραγγελία.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η τεχνολογία στοχεύει στην αντιμετώπιση επειγουσών παγκόσμιων προκλήσεων στον τομέα της στέγασης και των υποδομών, με τη χρήση εναέριων ρομπότ με προηγμένα χειριστήρια που είναι σε θέση να ξεπεράσουν τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων κατασκευής και της επίγειας ρομποτικής.
Η επανάσταση στις κατασκευές με drone
Τα εναέρια ρομπότ, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής ή τα επίγεια συστήματα, λειτουργούν μέσα σε ένα απεριόριστο περιβάλλον εργασίας, να κατασκευάζουν σε μεγαλύτερα ύψη και να περιηγούνται σε πολύπλοκα ή δυσπρόσιτα εδάφη, στα οποία οι συμβατικές προσεγγίσεις δεν μπορούν να έχουν πρόσβαση. Μπορούν να φτάσουν σε βουνά, στέγες και οροφές, σε περιοχές καταστροφών και όχι μόνο.
Επιπλέον, δεν απαιτούν σταθερό εργοτάξιο, μπορούν να αναπτυχθούν σε σμήνη και προσφέρουν εξαιρετική ευελιξία και επεκτασιμότητα. Ταυτόχρονα, θα μπορούσαν να μειώσουν τις αποστάσεις μεταφοράς, να μειώσουν την κατανάλωση υλικών και να καταστήσουν τα εργοτάξια πολύ πιο ασφαλή.
Για την υποστήριξη αυτής της αναδυόμενης αυτής προσέγγισης, οι ερευνητές εισήγαγαν ένα πλαίσιο αυτονομίας προσαρμοσμένο για το Aerial AM, αντιμετωπίζοντας βασικές προκλήσεις όπως ο συντονισμός της πτήσης, η ακριβής εναπόθεση υλικών και η επεκτασιμότητα για κατασκευαστικές εργασίες μεγάλης κλίμακας.
«Παρά τις πολλά υποσχόμενες εξελίξεις, η ανάπτυξη των εναέριων ρομπότ για αυτόνομες κατασκευές μεγάλης κλίμακας παραμένει σε νηπιακό στάδιο», αναφέρει ο Basaran Bahadir Kocer, PhD, λέκτορας στη Σχολή Πολιτικών, Αεροδιαστημικών και Σχεδιαστικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ, σε σχετικό δελτίο Τύπου και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Τα βασικά εμπόδια περιλαμβάνουν την ανθεκτικότητα των υλικών, τα συστήματα εντοπισμού για εξωτερικά περιβάλλοντα και τον συντονισμό μεταξύ πολλαπλών εναέριων μονάδων», συνεχίζει ο Kocer.
Ρομποτικοί βραχίονες και γερανογέφυρες 3D εκτύπωσης χρησιμοποιούνται ήδη σε εργοτάξια, αλλά είναι συνήθως βαριά, επίγεια συστήματα με περιορισμένη κινητικότητα. Επίσης, δυσκολεύονται να αποδώσουν σε ανώμαλο έδαφος ή σε μεγάλα ύψη, όπου η ευελιξία είναι ζωτικής σημασίας.
«Η αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων είναι απαραίτητη για την πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων του Aerial AM σε πραγματικές εφαρμογές», δηλώνει ο Kocer. «Ωστόσο, οι επιδείξεις του Aerial AM σε πρώιμο στάδιο έχουν ήδη παρουσιάσει δυνατότητες όπως οι ταχείες επισκευές κατά παραγγελία και οι αρθρωτές τεχνικές συναρμολόγησης, ανοίγοντας το δρόμο για την ευρύτερη υιοθέτηση σε όλους τους κλάδους».
Δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες
Η τεχνολογία δοκιμάζεται επί του παρόντος στο DroneHub στην Ελβετία, στο τμήμα του EMPA – των Ελβετικών Ομοσπονδιακών Εργαστηρίων Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών – προσφέροντας την πρώτη πλατφόρμα δοκιμών για ιπτάμενα μηχανήματα κατασκευών εκτός εργαστηρίου.
Τα εναέρια ρομπότ είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για την ανακούφιση από καταστροφές, ιδίως σε πλημμυρισμένες ή κατεστραμμένες περιοχές όπου τα συμβατικά οχήματα δεν μπορούν να φτάσουν. Θα μπορούσαν να μεταφέρουν οικοδομικά υλικά και να κατασκευάζουν αυτόνομα καταφύγια έκτακτης ανάγκης. Οι δυνατότητές τους επεκτείνονται επίσης σε δυσπρόσιτα σημεία επισκευής, όπου θα μπορούσαν να εντοπίσουν και να διορθώσουν ρωγμές σε ψηλές προσόψεις ή γέφυρες – χωρίς να απαιτούνται σκαλωσιές.
Δείτε πώς λειτουργούν τα ιπτάμενα ρομπότ.
Ο Yusuf Furkan Kaya, διδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο ρομποτικής βιωσιμότητας της Empa και της EPFL (Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή Λωζάννης) και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, εξηγεί ότι τα επίγεια ρομποτικά συστήματα συχνά ζυγίζουν αρκετούς τόνους, απαιτούν μακροχρόνιους χρόνους εγκατάστασης και λειτουργούν σε περιορισμένη εμβέλεια.
Ως εκ τούτου, το πλαίσιο αυτονομίας των ερευνητών περιλαμβάνει πέντε στάδια, που κυμαίνονται από τις βασικές πτήσεις με βάση τη διαδρομή έως την πλήρη ανεξαρτησία, όπου τα εναέρια ρομπότ μπορούν να αναλύουν το περιβάλλον τους, να ανιχνεύουν σφάλματα και να προσαρμόζουν τα σχέδια σε πραγματικό χρόνο. Σύμφωνα με τον Yusuf Furkan Kaya, αυτό δεν είναι απλώς μια θεωρητική ιδέα, αλλά ένας πρακτικός οδικός χάρτης ανάπτυξης.
«Ο στόχος μας είναι να έχουμε εναέρια ρομπότ που να καταλαβαίνουν με τι υλικό και σε ποιο περιβάλλον κατασκευάζουν και να βελτιστοποιούν έξυπνα την προκύπτουσα δομή κατά τη διάρκεια της κατασκευής», καταλήγει ο Kaya σε δελτίο Τύπου.
Η μελέτη έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό Science Robotics.
