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建筑机器人应该长什么样?

当机器人高速进入工厂流水线时,在建筑领域,机器人的存在却接近于零。不过,学术界有许多建筑机器人研究项目正在进行,在未来十年中,他们将确定出现在现实的建筑工地上。 这些机器人会来是什么样的呢?人形机器人?工业机械手?大型3D打印机?或者是一些我们还未见过的形状?我认为,建筑机器人最终会有他们自己独特的外观,是我们前所未见的。不仅建筑机器人看起来不同,建筑构件和施工方法的设计也将可能发生巨大的改变。 首先,让我们看看建筑机器人不应该是什么样子的,为什么。

为什么不是人形机器人? 每次我问我的非工程师朋友:“你认为建筑机器人应当是什么样的?”我得到的答案非常相似。他们都这样描述:一个人形机器人挥舞着铲子、锤子或其他熟悉的建筑工具。

我坚信不会是这样的。原因很简单:人形机器人不是工人的替代品,机器人本身就应该是一个工具。 在Issac Asimov的《曙光中的机器人(The Robots of Dawn)》中,我发现了类似的误导,一千年以后,侦探Elijah Baley达到Aurora星球,在他周围都是人形机器人驾驶的普通汽车。这很滑稽,因为我们现在已经知道了无人驾驶汽车的样子,方向盘后面是不存在任何人形机器人的。

我的第一个结论是:建筑机器人肯定不会是人形机器人。

为什么不是工业机器人? 早期的机器人建筑实验采用手工装配自动化的工业逻辑。依然使用传统的建筑构件,机器人的作用只是提高精度和速度。 苏黎世联邦理工学院的Gramazio and Kohler研究实验室是建筑机器人的先驱之一,我是他们的超级粉丝。他们在现实中测试的其中一个项目是ROB,用一个工业机械手砌砖。

ROB的工作就是砌砖,比工人要快很多,也更精确,并且可以通宵工作。 让我们来关注一下砖块。你有没有注意到,建筑上使用的砖块几乎都是同一规格的。 Michael Weinstock在他的《新兴技术与设计(Emergent Technologies and Design)》一书中指出: 作为建筑构件,砖的大小和重量从开始使用直到今天都没有改变,这是为了方便泥瓦匠单手可以拿动,另一只手可以自由地使用其他工具,例如铲子,这样就可以快速地完成砌砖的任务。因此,砖是人类已知最古老的准标准化建筑构件之一。自公元前7500年就开始使用了。 砖是为人而设计的;它不是为机器人设计的,因为机器人可以举起超过100公斤(220磅)的重量,并且其精度可以达到1毫米。如果我们使用机器人来砌砖,并没有最大程度发挥它的作用。 机器人给了我们机会,让我们反思建筑构件的设计和施工流程。让砌砖变得更快更精确,确实很了不起,但并没有改变游戏规则。它并没有给建筑带来显著的革命,只是使现有的模式更高效。 我的第二个结论是:不要试图让现有的流程自动化,我们应该用现在的技术和机器人创造全新的流程。

3D打印机可行吗? 在机器人来之前,我们不能使用的新建筑方法是什么? 有很多要用机器人才能完成的先进的制造和建筑方法:机器人织造、机器人折弯、机器人成型等等。你可以在Gramazio and Kohler研究实验室、加州艺术学院、南加州建筑学院、加泰罗尼亚高级建筑学院(IAAC)和其他地方找到伟大的实验。在Monograph.io网站上也有很多有趣的实验。 让我们来关注机器人驱动技术用在建筑领域的熟悉案例:3D打印。没有精确的定位装置,根本不可能做3D打印,就像没有具体的计划,你不可能要求工人拿一桶混凝土逐层地把建筑建起来。 当你考虑建筑用3D打印机时,主要问题之一(除了材料特性和加固之外)是打印机的尺寸。桌面型或工厂的3D打印,如果你想打印一个大的物体,就系要一个更大的打印机。如果要打印一栋建筑,那需要多大的打印机啊? 开创性的方案非常简单,复制了3D打印机的设计,制造了一个更大尺寸的打印机。例如,Enrico Dini用3D打印大型沙子建筑,最近,中国公司盈创(WinSun)证明,用巨型打印机3D打印混凝土建筑是可能的。

如果你想打印更大的呢?难道要制造一个金门大桥跨度那么大的打印机吗? 我们和Sasa Jokic以及IAAC的一个研究小组讨论了这个问题,并制定了一个概念性解决方案:可以用同样的机器人打印出任何尺寸的建筑。这个概念被命名为“Minibuilders”。这是一组机器人,每一个机器人执行特定的任务。第一个机器人打印15厘米的地基,第二和第三个机器人则打印建筑的其他部分,他们可以通过不断攀爬已打印的建筑部分进行加高。这种设计唯一可能实现的是打印层足够坚固,可以支撑机器人打印头。

Minibuilders. IAAC.带头研究员:Sasa Jokic, Petr Novikov。研究员:Shihui Jin, Dori Sadan, Stuart Maggs, Crisitina Nan. 机器人如何让我们在建筑中使用新的方法,这只是一个简单的例子。这些新的方法将会改变建筑机器人的外观。我们不会再使用ABB或库卡的工业机器人,因为他们不是为现场建筑施工而设计的。针对我们的流程,我们正在设计自定义机器人。 我的第三个结论:新方法决定建筑机器人的形状。

未来的建筑该是怎样的? 现在,我们有能力创造新建筑构件、新建筑方法、新机器人,我们应该怎么建? Buckminster Fuller指出: 对抗现实,你永远不可能改变任何东西。要改变,就要建立新的模型,让现有的模型成为过去。 为此,我们必须定义我们渴望创建的建筑环境的质量。我们可以在建筑过程中杜绝浪费吗?所有的建筑构件都能重复使用吗?建筑能否动态响应用户的行为和环境的改变? 在我兄弟Fedor Novikov创立的公司DOM,我们认为,不仅需要重新思考建筑流程,也要重新思考建筑建成后的行为(以及在他们不再需要之后)。我们相信,在快速变化的世界中,建筑不应该只能在建造前设计,直到他们被拆掉的那天还保持一个样子。我们认为,建筑可以响应变化,可进行重新配置,不管在内部还是外部。

DOM的重构空间

因此,我们设计了一个室内模块化系统,当空间的功能改变或发展时,可以快速重新配置。你猜怎么着?我们使用得是机器人。如果建筑机器人只能用于建筑过程中,那么这些机器人则可以在整个建筑生命周期中工作。如果继续重新思考我们如何改变建筑,你将看到我们很快需要多种类型的机器人。 我的最后一个结论:不仅要反思建筑技术,人居环境本身(包括建筑)将催生新型机器人,例如重构机器人、维护机器人以及更多。

本文分享自微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

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原始发表时间:2015-05-28

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