Мобільних роботів навчили разом друкувати бетонні конструкції

Сінгапурські інженери створили будівельний 3D-принтер на рухомій платформі. Декілька таких принтерів можуть самостійно пересуватися до місця друку і працювати одночасно, створюючи таким чином єдину велику конструкцію. Стаття з описом розробки опублікована в журналі.

Більшість 3D-принтерів мають конструкцію з суворо обмеженою робочою зоною, в межах якої можна створювати друкований об'єкт. При друку деталей або інших невеликих об'єктів це обмеження не заважає роботі, однак воно робить такі принтери невідповідними для створення масивних об'єктів, в тому числі будівель. Для вирішення цієї проблеми інженери застосовують два підходи - створюють величезні 3D-принтери, робоча область який достатня для друку будівель, або встановлюють принтер на мобільну платформу. Проте обидва підходи страждають серйозними недоліками. Наприклад, якщо мобільний 3D-принтер поодинці працює над зведенням великої конструкції, в деяких місцях йому доводиться з'єднувати вже застиглий бетон з новими шарами, що може знизити міцність єдиної конструкції.

Інженери під керівництвом Куанга Кионга Фама (Quang-Cuong Pham) з Наньянського технологічного університету створили пару мобільних роботів, обладнаних 3D-принтером для друку бетоном. Робот складається з декількох основних частин - колісної платформи, обладнаної датчиками переміщення декількох типів, у тому числі лазерними, закріпленого на платформі маніпулятора, здатного діставати до об'єктів на відстані 90 сантиметрів, і встановленого на кінці маніпулятора екструдера для будівельної суміші. Для точного відстеження положення платформи щодо місця друку інженери скористалися зовнішніми стереокамерами, які необхідно встановити навколо роботів.

Розробники використовували гібридну схему локалізації роботів, при якій вони спочатку спираються на показання власних датчиків, а при наближенні до місця друку перемикаються на управління за даними із зовнішніх стереокамер, які відстежують положення спеціальних візуальних маркерів на мобільних платформах. Система дозволяє роботам не тільки самостійно друкувати об'єкт, а й передавати своє місце розташування для уникнення зіткнення з іншим роботом.

Інженери продемонстрували роботу 3D-принтерів на прикладі бетонної деталі, довжина якої перевищує діаметр робочої зони робоманіпулятора, а значить, вимагає застосування двох роботів. Також цю проблему можна вирішити за допомогою активного переміщення робота під час друку, але поки розробники не реалізували цю можливість.

Раніше нідерландська компанія CyBe представила інший будівельний 3D-принтер, який так само може переміщатися по будівельному майданчику за рахунок гусеничного шасі. При цьому перед безпосереднім початком робіт принтер висуває гідравлічні упори і фіксує своє становище.