Robot kích hoạt cấu trúc gỗ trước đây quá phức tạp để xây dựng

 Cắt và định vị 3D chính xác báo hiệu một tương lai của các cấu trúc bằng gỗ hình học phức tạp.

1 /8 [Ảnh: Chế © NCCR Digital / La Mã Keller]

HƠN NHƯ THẾ NÀY

Nếu bạn phải ở trong nhà với những người khác, đây là cách làm cho không khí sạch hơn

Vấn đề của thế kỷ 21 không phải là chúng ta quá thành thị - mà là chúng ta không đủ đô thị

8 thiết kế tuyệt đẹp bạn sẽ không bao giờ tin là của Ikea

BỞI JESUS DIAZ2 PHÚT ĐỌC

Một nhóm kỹ sư Thụy Sĩ đã phát triển một phương pháp xây dựng mới sử dụng cánh tay robot để chế tạo và lắp ráp các bộ phận bằng gỗ thành các tòa nhà phức tạp về mặt hình học. Những tòa nhà này rất phức tạp, trước đây chúng không thể xây dựng bằng gỗ. Xem các rô bốt chuyển động - cắt, nâng, dịch và xoay gỗ trong không gian để đặt chúng vào vị trí chính xác để lắp ráp - thật là mê:

Các nhà nghiên cứu từ Chủ tịch Kiến trúc và Chế tạo Kỹ thuật số tại ETH - một trường đại học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học ở thành phố Zürich, Thụy Sĩ - gọi phương pháp của họ là Lắp ráp gỗ không gian (STA). Theo họ, STA cung cấp các tòa nhà có tuổi thọ cao hơn, kiên cố hơn và có thể phức tạp hơn các công trình xây dựng bằng gỗ truyền thống. Về lý thuyết, điều này sẽ cho phép các kiến ​​trúc sư sử dụng gỗ - một vật liệu xây dựng rẻ tiền - để tạo ra các tòa nhà theo bất kỳ hình dạng nào họ muốn.

[Ảnh: © NCCR Digital Fabrication / Roman Keller]

Sự đổi mới ở đây là gấp đôi. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một chương trình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính để tính toán hình dạng, vị trí và góc độ chính xác của các bộ phận cần thiết để tạo ra một cấu trúc hình học có độ cứng và khả năng chịu tải phi thường. Sử dụng chương trình này, một nhà thiết kế chỉ phải lo lắng về việc tạo ra những hình dạng mà anh ta muốn và STA sẽ lo những điều chỉnh cần thiết để làm cho cấu trúc trở nên khả thi.

Cải tiến quan trọng thứ hai là một thuật toán cho phép định vị chính xác các bộ phận trong không gian 3D bằng cách sử dụng các cánh tay robot do trường đại học thiết kế và chế tạo. Chương trình STA theo dõi vị trí chính xác của các cánh tay, các mảnh chúng đang mang và các mảnh đã được lắp ráp. Khi quá trình xây dựng tiến bộ, thuật toán tiếp tục tính toán chuyển động của các cánh tay trong thời gian thực cho đến khi từng bộ phận được đặt chính xác trong không gian.

Sau đó, máy móc nhận được sự trợ giúp nhỏ từ người vận hành, những người sử dụng vít để bắt mọi thứ với nhau qua bất kỳ lỗ nào mà máy móc đã khoan trong quá trình sản xuất. Các nhà nghiên cứu cho biết, con người sẽ không bao giờ có thể tự mình định vị chính xác những bộ phận bằng gỗ này vào những vị trí này nếu không có nỗ lực đáng kể.

Quá trình sản xuất và lắp ráp chính xác bằng máy móc này không cần bất kỳ tấm kim loại và bu lông nào mà các kiến ​​trúc sư phải sử dụng để gia cố dầm trong một công trình xây dựng bằng gỗ truyền thống, giúp tiết kiệm chi phí của những bộ phận đó.

[Hình ảnh: © NCCR Digital Chế tạo]

Theo trưởng dự án Matthias Kohler - Giáo sư Kiến trúc và Chế tạo Kỹ thuật số tại ETH Zurich - hệ thống này cũng rất linh hoạt. “Nếu có bất kỳ thay đổi nào được thực hiện đối với tổng thể dự án,” ông nói “mô hình máy tính có thể được điều chỉnh liên tục để đáp ứng các yêu cầu mới.” Theo ông, STA thu hẹp khoảng cách giữa thiết kế, lập kế hoạch và thực hiện.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch thử nghiệm phương pháp của mình để tạo ra một ngôi nhà hai tầng, rộng 1,076 foot vuông mà bạn thấy trong hình vẽ ở trên, nằm trên đỉnh của một tòa nhà thông thường. Sau đó, nhóm nghiên cứu đang tìm cách làm việc với các đối tác thương mại để biến hệ thống điều khiển bằng robot này thành một tiêu chuẩn công nghiệp.