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Robot edili al lavoro: passato, presente e futuro dei robot muratori

Potrebbe non essere chiaro al primo - o neanche al secondo – sguardo, ma la tecnologia robotica è già operante nei cantieri. Per ora le applicazioni di routine sono minime e altamente specializzate, ad esempio scannerizzazione e Grade Control. Ma tutto questo è destinato a cambiare, e alla grande.
L’ascesa di tecnologie come l’intelligenza artificiale e la fabbricazione digitale mobile, per fare qualche esempio, è alla base dello sviluppo della futura generazione di robot aiutanti nel settore. Resta ancora da determinare se i robot semplicemente aumenteranno, cambieranno fondamentalmente o sostituiranno totalmente i lavori attuali. Dopotutto, le passate generazioni di tecnologie robotiche univano tutti e tre questi elementi, a seconda della loro relazione con le operazioni di costruzione.
“L’opportunità di crescita dei robot muratori nel settore delle costruzioni è gigantesca,” ha detto Dan Kara, un ricercatore di robotica presso ABI Research, un’impresa di ricerca commerciale tecnologica a livello globale. 

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La necessità dei robot per l'edilizia, l'insegnamento del passato


La robotica che oggigiorno viene usata nei cantieri sta contribuendo ad aprire la strada ai futuri costruttori, mostrando il potenziale della tecnologia nel favorire la produttività ed eliminare le modifiche.
Fra i primi esempi ci sono i tacheometri robotici a controllo remoto, che vengono utilizzati da più di dieci anni, ha detto Carl Haas, professore di ingegneria civile e ambientale presso l’Università di Waterloo, in Canada. Combinando modelli 3-D e software, le stazioni totali scannerizzano automaticamente i siti e indicano, sul modello, il punto in cui dovrebbero essere posti manicotti metallici o quotature.
“Cercare di posizionare le quotature con strumenti di misura non automatizzati e fogli piani era possibile causa di errori ed era dispendioso in termini di tempo,” ha detto.
I sistemi di Grade-control automatizzati come quelli di Trimble, Topcon, Caterpillar e altri vengono anch’essi usati da circa 10 anni. Includono un sistema di localizzazione esterna GPS e dei comandi robotici interni da modello 3-D. I controlli robotici alzano e abbassano i bracci e le lame in base alle istruzioni programmate.

“Di solito i periti andavano a mettere paletti e con le macchine movimento terra si cercava di spostare la terra approssimativamente nel punto in cui il guidatore pensava dovesse essere spostata. Poi i periti avrebbero eseguito un controllo” ha detto Haas. “Tutto questo rallentava il processo e comportava uno spostamento di molta più terra di quanta non fosse necessaria”.

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La robotica edile oggi 

Affinché la robotica pervada il settore delle costruzioni, è necessario che esso continui ad attrezzare i macchinari con sensori per raccogliere dati ed affidarsi all’intelligenza artificiale, secondo Willy Schlacks, presidente di EquipmentShare. Queste informazioni vengono usate per dare alle macchine la possibilità di trasmettere dati, ad esempio per notificare i proprietari della rottura dell’attrezzatura o del bisogno di lavori di manutenzione e di dove si trova l’attrezzatura all’interno del cantiere, ha detto.
EquipmentShare permette alle imprese di costruzioni di noleggiare i macchinari poco usati, le une dalle altre. L’azienda ha recentemente ampliato questa piattaforma con il lancio di ES Track, un sistema telematico che permette agli appaltatori di raccogliere dati sui propri macchinari in tempo reale, comprese informazioni su dove sono parcheggiati, se sono utilizzati per qualche lavoro o se sono stati dati in noleggio. I proprietari dei macchinari possono usare tali dati per determinare cosa fare in futuro con i macchinari al fine di massimizzare il ritorno sull’investimento.
I sistemi telematici potrebbero un giorno lavorare insieme a quelli robotici, ha detto Schlacks. Per esempio, informazioni GPS e telematiche potrebbero essere combinate ai dati sul flusso di lavoro nei cantieri. Se un’area del cantiere ha quasi esaurito un certo tipo di legname da costruzione, gli appaltatori possono far arrivare al cantiere il materiale tramite un nuovo carico da un fornitore presente nelle vicinanze — prima che si verifichi un’interruzione del lavoro.
In un altro scenario che illustra il potenziale del lavoro congiunto di queste tecnologie, tale legname potrebbe essere inviato tramite un veicolo di manutenzione automatizzata persino prima che i lavoratori si rendano conto della necessità di materiale aggiuntivo. Oppure, dei droni a controllo robotizzato potrebbero scaricare (in sicurezza) il legname da costruzione in un luogo designato all'interno del cantiere.

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Pala Caterpillar con tecnologia di controllo del terreno   credits: Caterpillar

Da strumenti volanti a strumenti indossabili

I droni controllati per via robotica e a bassa quota sono già in uso nel settore delle costruzioni. I software di rilevazione e mappatura a bordo del drone vengono usati per registrare la vista aerea del cantiere, una cosa senza precedenti - ha detto Kara - usando le immagini 2-D per generare un modello 3-D.
Alcuni droni odierni hanno anche capacità di intelligenza artificiale, cosa che permette loro di riconoscere e tracciare oggetti come veicoli o cantieri, mentre il software che hanno a bordo permette alle squadre a terra di esaminare immediatamente le informazioni. Questo segna la fine dell’attesa del caricamento dei dati sul cloud per poi recuperarli e analizzarli in ufficio, ha detto Kara.
Un altro strumento robotico che le squadre di operai si possono aspettare di vedere sempre di più sono gli esoscheletri. Oggigiorno queste strutture che coprono parzialmente o totalmente il corpo, indossabili e alimentate o non alimentate a corrente, vengono usate principalmente in campo medico. Le applicazioni specifiche variano dall’aiutare chi li indossa a muovere un arto paralizzato, ad esempio, al fornire un sostegno alle vittime di ictus per muovere gambe e braccia al fine di far loro recuperare le forze e una certa gamma di movimenti.
Nel settore delle costruzioni, gli esoscheletri possono aumentare la mobilità umana per migliorare la forza di sollevamento o ridurre lo sforzo, migliorando allo stesso tempo i risultati per quanto riguarda i compiti ripetitivi come squat, piegamenti o camminate, ha detto Kara.
ABI Research prevede che il mercato degli esoscheletri robotici raggiungerà gli 1,8 miliardi di dollari nel 2025, in confronto ai 68 milioni di dollari del 2014. Quest’anno saranno venduti circa 6.000 tute di questo tipo, principalmente per la riabilitazione. Entro il 2025, ABI si aspetta di vedere circa 2,6 milioni di tute robotiche sul mercato. Tali tute aggiuntive sono destinate ad ampliare l’applicazione della tecnologia in diversi campi, comprese le costruzioni.
Un’azienda che dovrebbe contribuire a queste cifre è SuitX, che opera sui mercati dell’industria e della medicina. Essa produce un sistema di esoscheletro separato per gambe, schiena e spalle, e anche una versione completa della tuta robotica. Finora, l’azienda ha spedito solo 50 tute, con 80 ordinate, ha detto Homayoon Kazerooni, CEO e fondatore dell’azienda. Parker Hannifin, Cyberdyne e Rex Bionics si sono unite a SuitX in qualità di aziende produttrici di questo tipo di tute robot.

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Gli esoscheletri prodotti dall'azienda Suitx     credits: Suitx

Nuova tecnologia robotica in arrivo nei cantieri 

Le innovazioni robotiche in arrivo rappresentano una sfida allo status quo. Si sono già dimostrate utili nell’affrontare le sfide presenti nel settore, comprese sicurezza, produttività, pianificazione e realizzazione puntuale, ha detto Haas.
La tecnologia robotica nei cantieri del futuro sarà molto probabilmente legata alla fabbricazione.
Un esempio è SAM100 (muratore semi-automatizzato), un lavoratore robot di Victor, Construction Robotics con sede a New York, che può posare 3.000 mattoni al giorno (un uomo riesce a raggiungerne circa 500, riporta Digital Trends). La società di costruzioni Wasco, con sede in Tennessee, nell’ultimo anno ha usato il robot muratore per i suoi lavori al campus del Welch College, a Gallatin, TN.
Allo stesso tempo, la Rob Technologies di Zurigo, Svizzera, ha sviluppato un braccio robotico di fabbricazione mobile che può essere inserito in un container per trasporto merci modificato. La Rob Unit funziona autonomamente tramite algoritmi e le sue azioni e capacità includono la posa dei mattoni su pareti ondulate, mattoni sporgenti casuali e altre facciate di mattoni non standard. 
La Fastbrick Robotics di High Wycombe, Australia, sta sviluppando Hadrian X, un robot automatizzato per lavori in muratura completi, che dovrebbe riuscire a posare mattoni ad una velocità di 1.000 mattoni all’ora.
La Rob Unit è stata usata per costruire il City Community Wall di Manchester, che segna l’ingresso all’accademia di calcio del club a Manchester, Inghilterra. È stata usata anche per la costruzione di un’esibizione dal titolo “Explorations” all’11a Biennale di Architettura di Venezia, tenutasi dal 2007 al 2008 in Italia. Il muro di mattoni lungo circa 100 metri si snoda attraverso il padiglione svizzero.
Anche se i robot per i lavori di muratura come SAM, Rob Unit e Hadrian X siano stati parzialmente utilizzati, rimangono in larga parte tecnologie di futura generazione. Verranno implementate più diffusamente dopo che avranno dimostrato la loro utilità nel settore. Per ora, tuttavia, i loro utilizzi iniziali offrono qualche idea su come questo tipo di tecnologia potrebbe, un giorno, essere applicata maggiormente.
I costi dei robot muratori si abbasseranno — proprio come è successo nel settore dell’industria del computer, ha detto Kara — con l’avanzata della loro diffusione. Rimani quindi aggiornato su queste tecnologie, con un esoscheletro in terra, i droni in aria e anche un braccio meccanico per lavori in muratura robotizzati nei cantieri, in futuro.

Autore: Jean Thilmany 

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