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利用几何规划算法,自主挖掘机器人筑了堵石墙


自主挖掘机正在建造石墙。利用图片来源:《科学·机器人学》

科技日报记者 张梦然

据最新一期《科学·机器人学》报道,何规划算瑞士苏黎世联邦理工学院开发出一款新型自主机器人挖掘机HEAP,法自其可扫描、主挖筑堵数字清点和堆垛材料,掘机包括巨石和再生混凝土。器人在没有人类操作员帮助的石墙情况下,这个12吨重的利用机器人构筑了稳定、无砂浆的何规划算石墙,并在此过程中开发了它所用材料的法自3D存储库。如果原来的主挖筑堵墙壁不用了,这些材料可以很容易地回收和重新利用。掘机

研究团队此次创造自主机器人,器人使用LiDAR测绘、石墙图像分割和规划算法来建造结构合理的利用石墙。通过传感器,该挖掘机可自动绘制施工现场的3D地图,并定位用于建造墙体的现有建筑块和石头。专门设计的工具和机器视觉方法,使挖掘机能够扫描并抓取周围环境中的大石头,并记录它们的大致重量以及重心。算法确定每块石头的最佳位置,然后挖掘机通过将石头放置在所需位置来自行执行任务。根据这些计划,它组装了一堵10米长的独立墙和一堵65米长的挡土墙。

虽然这台机器放置每块石头的平均时间要比一群人长1.2分钟,但现场需要的人员非常少,这表明它有潜力解决当前劳动力短缺问题。此外,它制作的石墙可根据需要拆除和重新利用,有助于实现循环建筑。

研究人员表示,与性能相似的钢筋混凝土墙相比,新工艺减少了41%的碳当量。而除了提高建筑的经济和生产效率外,机器人还提供了一个途径,即通过直接使用本地的、低能耗的、天然和可回收的材料作为混凝土的替代品,减少了该行业的环境足迹。

总编辑圈点

建筑业占全球生产总值的10%以上。然而,在过去20年中,建筑业的劳动生产率平均每年仅增长约1%。因此,该行业一方面面临不断增长的需求,一方面又缺乏满足这些需求的资源。此外,该领域每年还在全球范围内产生超过3000亿吨的废物,阻碍了可持续发展的努力。本研究最值得肯定之处,就在于它证明了:机器人可帮助人们克服这些问题。

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