1. Введение
  2. Роботы для общестроительных работ
  3. Транспортные и погрузочно-разгрузочные роботы
  4. Роботы для специальных строительных работ
  5. Заключение

Введение:

Строительство является одной из крупнейших сфер экономической деятельности человечества. Эта отрасль народного хозяйства развивается с каждым днем. Мы уже привыкли наблюдать за его результатами, ведь всё быстрее и больше появляются новые здания и сооружения различного функционального назначения.

Строительство представляет собой часть общественной деятельности, которая включает работы по проектированию объектов стройки, их возведению, установке в них оборудования и по ремонту.

Процесс возведения зданий является очень сложным и имеет свои специфические особенности:

  • неподвижность объекта при постоянно движущихся технических ресурсах
  • длительность производственного цикла
  • необходимость соответствующей материальной базы
  • большая зависимость строительных процессов от внешних факторов (погодных условий, организационно технических неувязок, изменений внешних условий производства).

Как видим, процесс строительства требует огромного труда, иногда непосильного для человека. Поэтому в последнее время ученые все больше занимаются вопросами автоматизации процессов строительства. Сочетание масштабов и желания повысить эффективность работы, порождают огромный потенциал для технических инноваций с целью повышения продуктивности. Уже созданы машины, способные подниматься по стенам, выполнять отделочные работы, заливать фундамент и сооружать каркасы зданий.

В данной статье мы рассмотрим основные виды роботов-строителей, которые применяются при выполнении различных видов строительных работ.

Роботы для общестроительных работ:

К общестроительным работам относятся все основные задачи по возведению здания, а именно:

  • земляные работы
  • свайные
  • каменные
  • бетонные и железобетонные
  • монтажные
  • плотничные и столярные
  • кровельные
  • отделочные

Роботизированные технологии для каждого вида этих работ представляют собой манипуляторы, эффекторы, устройства контроля и различные автоматизированные транспортные машины. Эти механизмы способны заменить человека при выполнении трудной монотонной работы и значительно ускорить строительный процесс.

Робот-экскаватор компании Husqvarna DXR 250 создан для разрушения строительных сооружений в труднодоступных для человека местах, а также для выполнения различных земляных работ. Устройство способно автономно перемещаться при помощи гусениц, а также работать с использованием дополнительных инструментов: отбойного молотка, ковша и клещей. Способность самостоятельно передвигаться является особенно полезной функцией робота, так как вес машины составляет две тонны. Управление машиной осуществляется при помощи пульта дистанционного управления.


Достоинством автономного экскаватора является то, что он не воздействует негативно на окружающую среду, так как работает исключительно на основе гидравлики и электричества.

Бывает, что земляные работы нужно выполнять зимой, и это обычно требует дополнительных усилий на очистку площадки от снега и разрыхление замерзших грунтов. В таких случаях применяются манипуляторы, управляемые компьютером. Например, преимущество манипулятора АВВ заключается в том, что производственный процесс происходит без человеческого фактора и увеличивается производительность труда. Также, благодаря роботам полностью исчезает производственный травматизм.

Как известно грунт в процессе строительства претерпевает изменения. Он сжимается под давлением конструкций здания. Поэтому строителям приходится забивать в грунт значительное число свай. Технологический процесс забивки свай очень сложный и трудоёмкий. Однако существуют специальные свайные автоматизированные машины, которые значительно облегчают этот процесс. Основными из них считаются машины для виброударного действия при вдавливании и завинчивании свай. Сваебойные машины используют также для при устройстве подпорных стен и водоудерживающих перемычек.

Российский роботизированный сваебой СП 49Д представляет собой мобильную установку с дизельным молотом и манипулятором для подъёма свай на гусеничной базе. Используется для погружения вертикальных и наклонных свай при возведении фундаментов в крупном домостроении, кирпичных зданий гражданского и промышленного назначения. Устройство обладает высокой маневренностью и автономностью, а также точностью и качеством свайных работ.

Современные технологии позволяют использовать для постройки сооружений различные материалы, но именно камень уже многие тысячелетия остаётся самым популярным материалом при возведении коттеджей и загородных домов. Обычно при выполнении каменных работ не требуется особое оборудование, каменщики используют обычные лопатки, молотки, кирки, расшивки для швов и прочие инструменты. К автоматизированным технологиям в данном случае относятся самоходные или башенные краны, например Liebherr и Grove RT. которые укладывают на поддонах кирпич и мелкие блоки.

Одно из ведущих мест в строительном производстве занимают бетонные и железобетонные работы. Из железобетона выполняют массивные фундаменты, тоннели, эстакады, телевизионные башни, промышленные трубы, плотины, подпорные стенки, монументальные сооружения, а также строят жилые дома.

В комплекс железобетонных и бетонных работ входят:

  • монтаж и установка опалубки
  • установка поддерживающих основ, подмостей и рабочих настилов
  • монтаж сборных железобетонных элементов
  • монтаж и установка арматуры
  • бетонирование конструкций
  • уход за бетоном в процессе его твердения

Эти задачи в современном строительстве выполняются различными автоматизированными машинами: насосами, швонарезчиками, гидромолотами, бетоноломами и другими приспособлениями.

Высокая производительность труда и хорошее качество работ при ведении монтажных задач могут быть достигнуты при применении современного оборудования для комплексной механизации. Роботизированные монтажные и грузозахватные приспособления, например универсальная система КУБ-2.5, автоматически осуществляют стыки панелей перекрытий, стыки многоярусных колонн, узлы соединения панелей и надежно обеспечивают рамные или рамно-связевые конструктивные системы каркасов зданий.

Также для выполнения монтажных работ используют «авиацию» - вертолёты применяют на монтажных и демонтажных работах при возведении высотных сооружений, не доступных для наземных монтажных кранов. Существует прототип летающих роботов лаборатории GRASP, которые способны сообща строить конструкции с точностью и быстротой и ученые активно пытаются внедрить эти замечательные устройства в реальный процесс строительства.

Для демонтажа зданий большой популярностью пользуется украинское специализированное оборудование ORGA. Навесная автоматизированная техника служит для разрушения зданий и демонтажа железобетона.

Плотничные и столярные работы особой сложности для человека не представляют. Но такие задачи как рубка, пиление, строгание, сверление и долбление древесины требуют использования различных инструментов: молотков, ножевок, пил, станков и т. д. Для автоматизации деревообработки используют станки с ЧПУ, например строгальный станок D-MAX. Устройство служит для получения плоской и геометрически точной поверхности деревянных изделий при сечении строительного бруса, досок и щитов с высокой точностью обработки.

Штукатурка стен - один из самых важных этапов отделки помещений. Что касается автоматизации работ, наибольшей популярностью пользуются штукатурные станции и роботы-штукатурщики. Штукатурные машины KNAUF PFT позволяют механизировать самые трудоёмкие операции при проведении штукатурных работ — смешивание сухих материалов с водой и набрызг на стену. Этот механизм управляется человеком, но существуют и полностью роботизированные штукатурные аппараты.

К примеру, робот INTONAX 3 выполняет гипсовую штукатурку стен, выравнивая, разглаживая и затирая поверхность стены с идеальным результатом. Кроме штукатурки робот способен выполнять покрасочные работы, поскольку оснащён покрасочным манипулятором.

Транспортные и погрузочно-разгрузочные роботы:

В процессе стройки важную роль играют транспортные работы и погрузо-разгрузочные работы, которые включают в себя перемещение тяжёлых грузов, доставку материалов, вывоз строительного мусора. Для этих задач служат автомобильные, железнодорожные, водные и воздушные транспортные средства.

Строительный транспорт бывает горизонтальным и вертикальным. Горизонтальный транспорт перевозит строительные грузы от места их получения до объектов строительства и непосредственно на самих объектах. К данному виду транспорта относятся автосамосвалы, панелевозы, трайлеры, средства подвесного и конвейерного транспорта.

Автономные самосвалы компании Komatsu передвигаются в сложных условиях езды без водителя и рассчитаны на перевозку 290 тонн полезного груза. Работа самосвалов обычно полностью подчинена компьютеру в диспетчерском центре, то есть включает человеческий фактор. Но в будущем ученые обещают достигнуть полной автоматизации передвижения и управления машиной.

Бортовые автомобили Isuzu и КАМАЗ применяют для перевозки разнообразных строительных грузов - кирпича, сборных железобетонных конструкций, пакетированных материалов, продукции деревообрабатывающих предприятий. Машины управляются человеком, но оснащены роботизированной коробкой передач и автономным подогревателем. Строительные роботы-грузовики находятся пока на стадии развития и неизвестно, когда появятся на свет, но мы уверены, что эти машины станут незаменимы в строительном процессе.

К специальным видам горизонтального строительного транспорта относятся автобетоносмесители, автоцементовозы и подвесные канатные дороги. Последние особенно отличаются скоростью и безопасностью транспортировки груза. Канатные дороги позволяют перекрывать значительные пролеты и преодолевают большие уклоны, что ставит их в условия, почти независимые от рельефа местности. Автоматические вагонетки транспортируют грузы по короткой трассе в горных районах, через водные преграды, железнодорожные пути, автомобильные дороги и другие препятствия.

Так называемый вертикальный транспорт предназначен для выполнения погрузочных работ при выполнении строительных конструкций, разгрузочных работ при приёмке поступивших на строительную площадку материалов и изделий и при транспортировании грузов по вертикали с земли к месту производства работ. Сюда относятся автономные башенные краны, эскалаторы, подъёмники и лифты. Например, грузовые подъёмники компании MABER отличаются высоким уровнем качества и надежности. Платформы могут перевозить груз до 800 кг, со скоростью подъёма на девятиэтажное здание за 10 мин и полной безопасностью, так как оснащены аварийным механическим тормозным устройством.

Трудно представить стройку без погрузочно-разгрузочных работ. Процессы погрузки-разгрузки в настоящее время полностью механизированы, для этих целей используют машины и механизмы общего и специального назначения. Автономные погрузочно-разгрузочные краны служат для работы с железобетонными и металлическими конструкциями, оборудованием, материалами, перевозимыми в пакетах, контейнерах и вагонах. Самоходные краны оборудованные специальными захватными приспособлениями, зажимами и ковшами.

Роботы-погрузчики выполняют значительный объем погрузочно-разгрузочных работ благодаря их высокой мобильности и универсальности. Они бывают одноковшевые, многоковшевые и автопогрузчики. Это, как правило, механизмы непрерывного действия, предназначены для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов в автосамосвалы и другие транспортные средства.

К примеру, компания Mesa Robotics этой осенью создала многофункционального робота под названием Mesa Robotics Acer. которого можно использовать не только в военных целях, но и в строительстве. Робот с лёгкостью расчищает территорию для строительства, а также служит для погрузки материалов, оборудования и буксировки транспортных средств.

Украинский кран – манипулятор «Булава» удачно сочетает в себе возможности крана-погрузчика и автомобиля, перевозящего грузы. Кроме того, этот кран компактен, лёгок в управлении и отличается хорошей маневренностью.

Манипуляторы выпускаются на базе современной техники различных марок, но все они отличаются надежностью и гарантируют длительный срок эксплуатации без поломок. В качестве привода машины обычно используют электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания с питанием от аккумуляторных батарей.

Роботы для специальных строительных работ:

К специальным относят главным образом работы, связанные с особыми видами материалов и способами производства, применяемыми при возведении конструкций или сооружений. Например нанесение на конструкции противокоррозийных покрытий, монтаж силовых, осветительных, телефонных и других проводок, санитарно-технических систем и приборов. Специальные строительные работы требуют повышения эффективности производства на базе научно-технического прогресса, широкого развития механизации и автоматизации технологических процессов.

Электропроводка – это система кабелей и проводов, которая служит для подачи напряжения к источникам потребления электроэнергии. Монтаж электропроводки может производиться двумя способами – открытым (наружным) и закрытым (внутренним).

Ученые создали робота, который в автономном режиме, самостоятельно сможет провести проводку или диагностику многих километров кабеля, выявить неполадки и возможно, даже определить предварительные неисправности, которые, в будущем смогут вызвать проблемы в сети. Устройство под названием Robotic Cable Inspection System определяет информацию о кабеле посредством исследования его поверхности с помощью трёх сенсоров: теплового, звукового и визуального. Ученые могут контролировать работу робота с помощью беспроводного интерфейса и наблюдать за происходящим через небольшую видеокамеру.

Современные водопроводные трубы - это триумф технологий, но они всё равно подвергаются ржавчине и трещинам. Поэтому недавно в Москве испытывали роботов-водопроводчиков. Эти механизмы опускаются внутрь трубы для проведения диагностики. Вся информация, собранная механическим помощником, мгновенно попадает на монитор инженера. Робот используется для проверки состояния трубы уже после её укладки. Он проходит внутри уложенной трубы и проверяет, не осталось ли в ней строительного мусора, а в случае обнаружения мусора, робот чистит трубу.

В целях повышения долговечности строительные поверхности защищают от коррозии. Процесс покрытия поверхности специальными защитными материалами, как правило, проводится вручную, но существуют также и специальные приспособления для этого. Манипуляторы Kuka и ABB позволяют производить автоматизированное покрытие, так как оснащены системой автоматизированного управления и видеонаблюдения, а искусственный интеллект позволяет наносить высококачественные и износостойкие покрытия на любые поверхности.

Заключение:

Таким образом, можно подвести итог: роботы-строители являются действительно эффективным и мощным инструментом в процессе сооружения зданий, так как благодаря своим комплектующим и запрограммированному интеллекту они способны заменить человека при выполнении трудной и монотонной работы. Но восхищаясь умениями современных роботов, не стоит забывать о том, что их возможности ограничиваются только тем, что заложено в их программе. Полностью автоматизированный процесс стройки пока невозможен. На данный момент только человек сможет создать великолепный шедевр архитектуры, который будет уникальным и неповторимым. Но наука не стоит на месте. Мы уверены, что в недалёком будущем роботы произведут революцию в данной отрасли.

По материалам сайта: http://robotics.com.ua