機器人建造的展廳展現建築才華和前衛設計

曾經被認為是笨拙工具的機器人,在建造德國實驗性建築中展現出精湛技藝

斯圖加特大學的研究人員創造了據一些人所說是首個主要由機器人設計和建造的永久性建築。

該團隊採用了一個機械臂和定製軟體來建造這個250平方米的測地線結構——一個由自支撐面板組成的彎曲外殼——速度更快,精度更高,這是單靠人手無法完成的。而且他們這樣做時,最大限度地減少了該專案的環境影響。

最終成果是一座名為Landesgartenschau或LaGa展覽館的蜿蜒建築,位於德國施韋比施格明德。該展廳由243塊幾何形狀獨特的50毫米厚山毛櫸膠合板製成,這些膠合板由機器人設計和切割。然後,人們像拼圖一樣組裝這些板材,將7356個指狀接頭拼接在一起,使最終結構無需支撐即可站立。“如果你沒有我們組裝的設計、工程和製造技術,你根本無法建造出這樣的東西,”LaGa團隊負責人阿希姆·門格斯說。“從比例上看,木材外殼比雞蛋殼薄得多,”門格斯指出。雞蛋殼的厚度與跨度比為1比100,而LaGa的比率超過1比200。


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該專案標誌著建造者首次在永久性建築上如此廣泛地使用機器人技術,而機器人技術曾被認為過於僵化,不適用於打破傳統的建築,機器人建築協會的聯合創始人約翰內斯·鮑曼說。事實上,自動化是LaGa引人注目的設計以及結構組裝的速度和效率的促成因素。

團隊成員托比亞斯·施溫解釋說,該專案的目標是建立一個精確、輕巧的結構,如果沒有機器人技術就無法建造,並證明機器人技術可以塑造出超越人類能力的結構。

該團隊編寫了軟體,該軟體生成了展廳的幾何形狀,並在檢測到會使建造不可能的元素或過程時發出即時警報。斯圖加特的工具在Grasshopper中工作,Grasshopper是一個圖形演算法編輯器,它又在名為Rhinoceros的三維建模應用程式中工作。“我們擴充套件了它(定製軟體)以生成我們所有的計算機輔助製造資料,生成機器人運動的模擬,並在下游生成機器人的控制程式碼,”施溫說。一個增加專案複雜性的核心原則是,任何三塊板材都需要在一個點上相遇,形成一個Y形連線點,他補充道。任何偏離這一要求的行為都會產生鉸鏈關節。由於外殼沒有支撐,鉸鏈會摺疊,從而導致外殼倒塌。根據施溫的說法,材料不正確測量的公差為“亞毫米級”,而傳統測地線圓頂的公差為釐米級。

LaGa展廳的實際工作於2014年1月在施工現場之外開始。一臺洪格爾計算機輔助製造面板切割機粗切了每塊山毛櫸板。其他計算機輔助製造工具切割了絕緣材料、防水材料和覆層。

然後,一個七軸庫卡機器人系統被交付給該專案的木材製造商和建造商Müllerblaustein,用於對板材進行倒角和最終切割。門格斯說,將硬體臨時移動到一個並非為機器人設計的場地是不尋常的,因為這些機器通常需要乾淨、結構化的環境。* 在這種情況下,它們的主要用途是表明這是可以做到的,並減少車輛的使用,從而減少LaGa的碳足跡。木材來自比永久放置機器人更靠近現場的木材作業場所。

在臨時腳手架上人工組裝外殼,並透過每個指狀接頭擰入螺釘,耗時三週。雖然LaGa展廳現在已經開放,但將在5月中旬密歇根大學舉行的Rob|Arch機器人建築大會期間正式向公眾介紹。

一些建築學者和從業者認為LaGa展廳是一項重大進步,使設計師能夠更好地控制專案並縮短設計週期。另一些人,如慕尼黑工業大學建築學教授托馬斯·博克則不同意。他指出,建築材料的機器人預製並非史無前例。瑞士機器人制造商ABB有限公司,例如,製造金屬板等建築構件。

博克說,實際的機器人建造應該是目標,他補充說,“這就像我們有一輛沒有馬的馬車,但我們有一個渦輪增壓發動機。” 他總結說,設計技術能做到的和技術可能做到的之間存在不匹配。

*澄清(2014年5月15日):此句和前一句在釋出後經過編輯,以更好地解釋庫卡機器人系統的設定過程。

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