Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti dari EMPA dan EPFL telah mengeksplorasi bagaimana robot udara di masa depan dapat memproses bahan konstruksi secara tepat di udara-sebuah pendekatan dengan potensi besar untuk lokasi yang sulit diakses atau bekerja di tingkat yang sangat tinggi. Robot terbang tidak dimaksudkan untuk menggantikan sistem yang ada di tanah, tetapi untuk melengkapi mereka dengan cara yang ditargetkan untuk perbaikan atau di daerah bencana, misalnya.
Lengan robot dan gantri pencetakan 3D sudah dapat ditemukan di lokasi konstruksi – meskipun sebagian besar sebagai sistem yang berat dan terpasang secara permanen di tanah. Mereka dengan cepat mencapai batas mereka di medan kasar atau di ketinggian. Sebuah tim yang dipimpin oleh para peneliti dari Laboratorium Robotika Keberlanjutan di EMPA dan EPFL telah menyelidiki bagaimana robot udara dapat digunakan sebagai platform konstruksi otonom di masa depan. Dalam kisah sampul edisi robotika sains saat ini, para peneliti menunjukkan keadaan seni dan potensi teknologi yang akan datang ini. Keuntungannya jelas: drone konstruksi dapat mencapai tempat -tempat yang tidak dapat diakses oleh mesin konvensional, baik di pegunungan, di atap, di daerah bencana atau bahkan di planet yang jauh. Mereka juga tidak memerlukan lokasi konstruksi tetap, dapat digunakan di kawanan, dan karenanya menawarkan tingkat fleksibilitas yang tinggi dan kemudahan skalabilitas. Pada saat yang sama, mereka dapat mempersingkat rute transportasi, mengurangi konsumsi material dan membuat lokasi konstruksi lebih aman.
Robot udara sangat cocok untuk operasi bantuan bencana – misalnya, di daerah yang banjir atau hancur di mana kendaraan konvensional tidak dapat lagi melewati. Robot udara dapat mengangkut bahan bangunan dan secara mandiri mendirikan tempat penampungan darurat. Penggunaannya juga menjanjikan untuk perbaikan di tempat -tempat yang sulit diakses. Mereka dapat secara mandiri mendeteksi dan memperbaiki retakan pada fasad atau jembatan bertingkat tinggi tanpa perancah. “Sistem robot yang ada di tanah seringkali memiliki berat beberapa ton, membutuhkan waktu lama untuk mengatur dan memiliki radius kerja yang terbatas,” jelas Yusuf Furkan Kaya, penulis utama penelitian ini, dari Laboratorium Robotika Keberlanjutan di EMPA dan EPFL. “Drone konstruksi, di sisi lain, ringan, mobile dan fleksibel – tetapi sejauh ini mereka hanya ada pada tingkat kesiapan teknologi rendah. Mereka belum digunakan untuk keperluan industri.”
Faktanya, sudah ada banyak prototipe akademik yang menunjukkan berbagai metode konstruksi di udara, dari penempatan elemen bangunan individu dan penegangan struktur kabel hingga pencetakan lapisan-demi-lapis bahan bangunan. Di EMPA, misalnya, robot terbang telah diprogram untuk bekerja bersama sebagai tim untuk mencetak material lapisan demi lapisan untuk konstruksi atau perbaikan struktur.
Potensi drone mengganggu – mereka secara teoritis dapat terbang dan membangun di mana saja, jika pasokan energi dan transportasi material dijamin. Dan mereka mudah diukur: jika terjadi bencana, ratusan robot udara dapat segera mengatur infrastruktur sementara di daerah terpencil.
Pada saat yang sama, konstruksi di masa depan dengan drone menghadapi tantangan baru. Menurut para peneliti, rintangan utama adalah sifat interdisipliner dari teknologi: manufaktur aditif udara (Aerial AM) membutuhkan kemajuan simultan dalam tiga bidang: robotika, ilmu material, dan arsitektur. Mirko Kovac, Kepala Laboratorium Robotika Keberlanjutan di EMPA dan EPFL, menggambarkan interaksi sebagai berikut: “Drone mungkin dapat terbang dengan tepat, tetapi tanpa bahan yang ringan, stabil dan dapat diproses, ia tidak dapat mengembangkan potensi penuhnya. Dan bahkan jika keduanya tersedia, desain membangun harus diadaptasi dengan precision terbatas dari robot aerial-basi yang memungkinkan.”
Selain koordinasi silang-disiplin ini, ada rintangan teknis lain dalam robotika, seperti waktu penerbangan terbatas, muatan atau otonomi. Oleh karena itu studi ini menyajikan kerangka kerja otonomi dalam lima tahap – dari penerbangan sederhana di sepanjang rute ke kemandirian penuh, di mana robot udara dapat menganalisis lingkungan konstruksi, mendeteksi kesalahan dan bahkan menyesuaikan desain secara real -time. Menurut Yusuf Furkan Kaya, ini bukan hanya model teoritis tetapi juga rencana pembangunan yang jelas. “Tujuan kami adalah memiliki robot udara yang memahami bahan apa yang mereka bangun dan di lingkungan apa, dan secara cerdas mengoptimalkan struktur yang dihasilkan selama konstruksi.”
Untuk saat ini, Aerial AM tetap merupakan solusi komplementer untuk sistem robot berbasis darat yang ada. Konsumsi energi Drone saat ini delapan hingga sepuluh kali lebih tinggi, dan volume konstruksi mereka juga terbatas. Oleh karena itu, para peneliti merekomendasikan pendekatan gabungan: sementara sistem konvensional membangun area yang lebih rendah dari suatu struktur, drone mengambil alih dari ketinggian tertentu dan membawa kekuatan mereka dalam fleksibilitas dan jangkauan untuk ditanggung di sana.
Dronehub baru dalam pembangunan penelitian dan inovasi Nest Emempa memainkan peran kunci untuk Aerial AM. Testbed robot multi-lingkungan ini dirancang sebagai jembatan antara laboratorium dan aplikasi industri. “Drone konstruksi dapat diuji di sini dalam kondisi dunia nyata, dikembangkan lebih lanjut dan dibawa ke kematangan pasar,” kata Mirko Kovac, yang mengepalai unit sarang yang dikembangkan bekerja sama dengan Imperial College London. DroneHub mendukung Profesor Gabungan yang baru untuk Robotika Keberlanjutan antara EMPA dan EPFL dan merupakan pusat kemitraan yang diperluas dengan Imperial College London. Infrastruktur ini, yang unik di Eropa, memberikan EMPA dengan platform di mana mesin konstruksi terbang dapat diuji di luar laboratorium untuk pertama kalinya. Uji coba lapangan pertama direncanakan untuk tahun ini.
