El fabricante robótico podría cambiar la forma en que se construyen los edificios

En la década de 1970, los robots revolucionaron la industria automotriz, realizando una amplia gama de tareas de manera más confiable y rápida que los humanos. Más recientemente, ha comenzado a surgir una nueva generación de robots más suaves en las líneas de producción de otras industrias. Estas máquinas son capaces de realizar tareas más delicadas y complicadas, como empacar lechuga. Esta nueva fuerza de trabajo poderosa está lista para revolucionar la fabricación de maneras que, hasta el momento, son difíciles de imaginar.

Pero la industria de la construcción es más complicada que muchas otras. Las obras de construcción son entornos complejos que cambian constantemente. Cualquier robot tendría que ser lo suficientemente potente para manejar material pesado, pero lo suficientemente ligero y pequeño para entrar en edificios estándar y lo suficientemente flexible para moverse por el terreno.

Es una gran pregunta, pero los beneficios potenciales son enormes. Los robots de construcción permitirían ensamblar nuevos tipos de estructuras complejas in situ en lugar de en fábricas distantes y luego transportarlas al sitio. Eso permite que se construyan nuevos tipos de estructuras en el lugar; de hecho, estas estructuras podrían modificarse en tiempo real para permitir cambios inesperados en el entorno.

Entonces, ¿cuál es el estado del arte de los robots de construcción?

Hoy recibimos una respuesta gracias al trabajo de Markus Giftthaler en ETH Zurich en Suiza y algunos amigos que han desarrollado una nueva clase de robot capaz de crear estructuras novedosas en un sitio de construcción. Llaman a su nuevo robot In Situ Fabricator1 y hoy muestran de lo que es capaz.

El In Situ Fabricator1 está diseñado de abajo hacia arriba para ser práctico. Puede construir cosas utilizando una variedad de herramientas con una precisión de menos de cinco milímetros, está diseñado para operar de forma semiautónoma en un entorno cambiante complejo, puede alcanzar la altura de una pared estándar y puede pasar a través de puertas ordinarias. Y es resistente al polvo y al agua, funciona con electricidad estándar y tiene respaldo de batería. Además de todo esto, debe estar conectado a Internet para que un arquitecto pueda realizar cambios en tiempo real en cualquier plano si es necesario.

Esos son un conjunto complicado de objetivos, pero que In Situ Fabricator1 cumple en gran medida. Tiene un conjunto de cámaras para detectar su entorno y potentes procesadores integrados para tareas de navegación y planificación. También tiene un brazo robótico potente y flexible para colocar herramientas de construcción.

Para mostrar sus capacidades, Giftthaler y compañía lo han utilizado para construir un par de estructuras en un sitio de construcción experimental en Suiza llamado NEST (Next Evolution is Sustainable building Technologies). El primero es un muro ondulado de ladrillo de doble hoja de 6,5 metros de largo y dos metros de alto y construido con 1.600 ladrillos.

Incluso posicionar correctamente una pared de este tipo en un sitio de construcción es una tarea complicada. In Situ Fabricator1 hace esto comparando el mapa del sitio de construcción que ha recopilado de sus sensores con los planos del arquitecto. Pero incluso entonces, debe tener la flexibilidad para permitir problemas imprevistos, como terrenos irregulares o pandeo del material que cambia la forma de una estructura.

Para explotar completamente los potenciales relacionados con el diseño del uso de un robot de este tipo para la fabricación, es esencial hacer uso no solo de las habilidades de manipulación de este robot, sino también de utilizar la posibilidad de retroalimentar sus datos de detección en el entorno de diseño, por ejemplo. Giftthaler y compañía.

El muro resultante, en el que todos los ladrillos están colocados con una precisión de siete milímetros, es una estructura impresionante.

La segunda tarea fue soldar alambres para formar una malla de acero curvada y compleja que se puede rellenar con hormigón. Una vez más, la flexibilidad de In Situ Fabricator1 resultó crucial. Un problema con la soldadura es que el proceso crea tensiones que pueden cambiar la forma general de la estructura de manera impredecible. Entonces, en cada etapa de la construcción, el robot debe evaluar la estructura y permitir cualquier cambio de forma a medida que suelda el siguiente conjunto de cables. Una vez más, los resultados de NEST son impresionantes.

In Situ Fabricator1 no es perfecto, por supuesto. Como dispositivo de prueba de principio, Giftthaler y compañía lo utilizan para identificar las mejoras que pueden realizar en la próxima generación de robots de construcción. Uno de ellos es que, con casi 1,5 toneladas métricas, In Situ Fabricator1 es demasiado pesado para entrar en muchos edificios estándar: 500 kilogramos es el objetivo de las máquinas futuras.

Pero quizás el problema más significativo es el límite práctico de la fuerza y ​​la flexibilidad de los brazos robóticos. In Situ Fabricator1 es capaz de manipular objetos de hasta unos 40 kilogramos, pero idealmente debería poder manipular objetos de hasta 60 kilogramos.

Pero eso lo empuja contra un límite práctico. El brazo de In Situ Fabricator1 está controlado por motores eléctricos que son incapaces de manipular objetos más pesados ​​con el mismo nivel de precisión. Además, los motores eléctricos son notoriamente poco confiables en las condiciones que se encuentran en los sitios de construcción, razón por la cual la mayoría de la maquinaria pesada en estos sitios es hidráulica.

Así que Giftthaler y compañía ya están trabajando en una solución. Estos muchachos diseñaron y construyeron un actuador hidráulico que puede controlar un brazo robótico de próxima generación mientras manipula objetos más pesados ​​de manera más confiable y con la misma precisión. Ya están utilizando este diseño para construir el robot de construcción de próxima generación al que llaman In Situ Fabricator2, que debería estar listo a finales de este año.

Todo eso muestra una gran promesa para la industria de la construcción. Otros grupos han probado avances como la impresión en 3D de nuevos edificios. Pero una limitación significativa de la impresión 3D es que el edificio no puede ser más grande que la impresora 3D. Entonces, un robot que puede construir cosas que son más grandes que él mismo es un avance útil.

Pero hay un trabajo importante por delante. La industria de la construcción es naturalmente conservadora. El tiempo de preparación relativamente largo para la creación de nuevos edificios (sin mencionar la burocracia que conlleva) dificulta que las empresas de construcción inviertan en este tipo de enfoque de alta tecnología.

Pero el trabajo de Giftthaler y compañía debería ayudar a superar esto y mostrar la capacidad de los robots para crear formas de estructura completamente nuevas. Será interesante ver si pueden hacer por la industria de la construcción lo que los robots han hecho y siguen haciendo por los automóviles.

Ref: arxiv.org/abs/1701.03573 : Fabricación robótica móvil a escala 1:1: el fabricante in situ

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