Cognitive Systems & Robotics Laboratory

Human-robot collaborative construction system for shotcrete digitization and automation through advanced perception, cognition, mobility and additive manufacturing skills ⠀ ⠀

Human-robot collaborative construction system for shotcrete digitization and automation through advanced perception, cognition, mobility and additive manufacturing skills

Το έργο RobetArme στοχεύει στην ανάπτυξη ενός συνεργατικού συστήματος ανθρώπου-ρομπότ για την αυτοματοποίηση εργασιών εκτοξευόμενου σκυροδέματος στον κατασκευαστικό τομέα. Μια κινητή ρομποτική πλατφόρμα με κατάλληλο βραχίονα και δυνατότητες επιθεώρησης – αναγνώρισης πολλαπλών καθηκόντων (Inspection-Reconnaissance mobile manipulator Robot – IRR) θα συνδυάζει γεωτεχνικά μοντέλα (Building Information Model/Construction Information Model-BIM/CIM), οπτικά δεδομένα υψηλής πυκνότητας και αναπαραστάσεις σημασιολογικής χαρτογράφησης (Simultaneous Localization and Mapping-SLAM) για την αυτοματοποίηση της μοντελοποίησης και την ταχεία ανακατασκευή της επιφάνειας που πρόκειται να σκυροδετηθεί. Το ρομπότ επιθεώρησης θα διευκολύνει την ενίσχυση της κατασκευής μέσω της προσθετικής κατασκευής μεταλλικών στοιχείων στις ράβδους οπλισμού. Η δεύτερη κινητή ρομποτική πλατφόρμα του συστήματος RobetArme, το ρομπότ εκτοξευόμενου σκυροδέματος και φινιρίσματος (Shotcrete and Finishing mobile manipulator Robot – SFR) θα είναι υπεύθυνο για την εκτόξευση σκυροδέματος, με χρήση μεθόδων οπτικής καθοδήγησης κλειστού βρόχου, κατάλληλων για ομιχλώδεις συνθήκες και συνθήκες μειωμένης ορατότητας. Μέσα από τον κατάλληλο σχεδιασμό μίγματος σκυροδέματος και τη μελέτη καινοτόμων ενισχυμένων τσιμεντοειδών υλικών θα διερευνηθεί η μείωση της σπατάλης υλικών και νερού κατά τη διάρκεια της εκτοξευόμενης σκυροδέτησης. Το ρομπότ SFR, εξοπλισμένο με κατάλληλο εναλλάκτη εργαλείων, θα αυτοματοποιήσει επίσης το στάδιο του φινιρίσματος της επιφάνειας. Για τη διαδικασία αυτή, θα αναπτυχθούν τεχνολογίες που θα επιτρέπουν λεπτούς, ανθρωποειδείς χειρισμούς από το ρομπότ, συγκεκριμένα μια εργαλειοθήκη ασφαλούς λειτουργίας, που περιλαμβάνει φυσική αλληλεπίδραση ανθρώπου-ρομπότ και ανθρωποκεντρική, ασφαλή πλοήγηση του ρομποτικού συστήματος. Ένα ψηφιακό δίδυμο (Digital Twin) σε συνδυασμό με εργαλεία προσομοίωσης, προηγμένες δεξιότητες λήψης αποφάσεων και σχεδιασμού εργασιών θα διευκολύνει την ταχεία και οικολογική αυτοματοποίηση της διαδικασίας του εκτοξευόμενου σκυροδέματος. Το σύστημα του έργου RobetArme θα εγκατασταθεί και αξιολογηθεί σε τέσσερις διαφορετικές πιλοτικές εφαρμογές που αφορούν την κατασκευή σηράγγων/αγωγών, κατασκευή γέφυρών από κιβώτια προεντεταμένου σκυροδέματος, την επιδιόρθωση δοκών, υποστυλωμάτων και πασσάλων σε κτίρια, όπως επίσης και στην κατασκευή τοίχων αντιστήριξης. Το έργο RobetArme αναμένεται να συμβάλλει στην αυτοματοποίηση εργασιών επισκευής/συντήρησης, στην προώθηση της υιοθέτησης ρομποτικών συστημάτων στον κατασκευαστικό τομέα (Construction 4.0), συμβάλλοντας παράλληλα και στα αντίστοιχα πρότυπα, ενώ έχει σαν στόχο την αύξηση της παραγωγικότητας, παρέχοντας ευελιξία και καλύτερες συνθήκες εργασίας στο ανθρώπινο δυναμικό.