Кирпич – один из самых древних и универсальных строительных материалов. Способ укладки кирпича – нанесение на поверхность раствора, укладка кирпича и сглаживание избытка раствора шпателем — остается неизменным на протяжении тысячелетий. Но все меняется. И одна австралийская компания планирует нарушить тысячелетнюю традицию через внедрение новых технологий.

Австралийская строительная технологическая фирма FBR (ранее Fastbrick Robotics) разработала робота-каменщика Hadrian X. Свое название машина получила в честь в честь римского императора, прославившегося строительством стен. Робот может выполнять свою работу без какого-либо вмешательства человека.

Робот укладчик кирпича меняет будущее строительства

Новая технология обеспечивает широкие преимущества при внедрении на строительной площадке. И ее основное предназначение: решение проблемы повсеместного дефицита жилья.

 “Сегодня, чтобы строить дома быстро и качественно, уже недостаточно нанять бригаду профессиональных каменщиков в штат строительной фирмы», – говорит Стив Пьерс, главный инновационный директор FBR. «Необходима автоматизация процесса массового строительства. И робот-каменщик Hadrian X – один из способов, которым ее можно осуществить».

Робот укладчик кирпича меняет будущее строительства

Пьер также видит в автоматизации рабочих мест большие перспективы для проведения восстановительных работ после стихийного бедствия.

«Я представляю себе, как наши роботы расторопно возводят жилые дома в районах стихийных бедствий», – говорит он.

Точность каменной кладки Hadrian X также может повысить качество возводимого жилья. В результате чего дома, которые он будет строить, станут дешевле, чем простроенные традиционными методами.

Кроме того, появление Hadrian X на строительном рынке продвигает идею бережливого строительства, когда производительность труда увеличивается, а отходы значительно снижаются.

“Мы создаем базу данных, и из нее мы будем всегда знать количество блоков и объем клея, необходимые для проведения работ с учетом шаблона укладки”, – говорит Саймон Амос, директор по строительным технологиям FBR. – Таким образом вы полностью информированы о том, какие будут отходы на строительной площадке, если таковые вообще будут.”

Hadrian X выглядит как типичный кран на шасси грузовика, но он собран из сложных компонентов: системы управления, системы доставки блоков и системы динамической стабилизации. Совместная работа этих систем приводит Hadrian X в действие. Как только блоки загружены на машину, робот определяет их объем, количество и решает куда какой кирпич будет уложен. Машина может также разрезать блоки в размер четверти, половины, или 3-четверти, когда это нужно, и сохраняет их для последующих работ.

Робот укладчик кирпича меняет будущее строительства

После того как блоки поступают в транспортную систему, они поступают в модуль, который укладывает их соразмерно логике и схеме запрограммированными в память машины.

– Фактически, привычная всем уже укладка кирпича превращается в волшебство, – говорит Пьерц. – На процесс работ не влияет ни ветер, ни вибрация стрелы. Блок прочно удерживается стрелой манипулятора и укладывается точно в предназначенное ему место.

На создание робота Hadrian X ушло более десяти лет. Первая идея создать динамически стабилизированного робота пришла еще в 1994 году. Но только в 2005 году основатель и главный технический директор FBR Марк Пивак смог создать его первый прототип.

Робот укладчик кирпича меняет будущее строительства

Когда в 2008 году разразился мировой финансовый кризис, то приостановилась и разработка предшественника Hadrian X , Hadrian Х.V. Проект возобновился в 2014 году, в разгар подъема экономики, нарастающего бума в строительстве и появившегося дефицита профессиональных каменщиков. К 2016 году разработка продолжилась и появился Hadrian X .

Система управления роботом – это его ”мозги». Используя систему декартовых координат и параметрические данные, программное обеспечение FBR самостоятельно разрабатывает структуру стены, согласно имеющимся в CAD метаданным кирпича. При этом каждый имеющийся кирпич будет уложен в соответствии с известными машине координатами.

Программное обеспечение использует метаданные для укладки кирпичей согласно имеющемуся шаблону и с помощью заданного алгоритма определяет рисунок кладки в соответствии с шаблоном и другими параметрами.

Специально для Hadrian X компания FBR разработала собственные блоки и геометрию блоков.

«Требования к размерам и весу кирпича базируются на том, что кладку будет делать человек. И на том, что работы будут выполняться с определённой скоростью”, – говорит Саймон Амос. – Поскольку мы заменили человека на робота, кирпич для Hadrian X был оптимизирован. Мы также учитывали и то, что нужно  обеспечить оптимальную толщину стены.

Робот укладчик кирпича меняет будущее строительства

Наши блоки для кладки в 12 раз больше, чем стандартный кирпич. Тем самым мы максимально увеличили скорость укладки. Hadrian X способен укладывать один блок за 45 – 55 секунд.

FBR использует специальный клей, который более быстро скрепляет кладку и обеспечивает более сильное сцепление кирпича.

Для создания рабочего механизма робота были использованы достижения науки в области аэронавтики, машиностроения, робототехники и математики. Тем самым была разработана запатентованная технология динамической стабилизации ( DST).

DST позволяет роботу-каменщику Hadrian X точно укладывать блоки в 3D параметрах, противостоять ветровым нагрузкам, вибрации, и другим неблагоприятным факторам окружающей среды.

Робот укладчик кирпича меняет будущее строительства

Стабилизация при проведении работ позволяет устанавливать Hadrian X на практически любые основания – включая баржи, плавательные средства, автошасси и т.д. И использовать робота укладчика в любых местах.

«Задача состоит в том, чтобы задействовать все системы и скоординировать работу модулей робота. Благодаря этому мы можем избежать экологических проблем, которых достаточно на грязной и опасной строительной площадке”, – говорит Саймон Амос.

Чтобы преодолеть возможные проблемы, все узлы Hadrian X были тщательно протестированы. И на каждом этапе тестирования извлекались уроки и делались улучшения. Конечная версия Hadrian X появилась в ноябре 2018 года и робот принял участие в строительстве строительство дома (180-кв. м) и завершил его в течение трех дней.

Следующим шагом было тестирование робота во время пика жаркого лета Австралии в феврале 2019.

” Робот был задействован на открытой площадке, чтобы собрать данные и попытаться понять влияние на него окружающей среды во время летних высоких температур», – говорит Саймон Амос. «Многое делалось исходя из того, чтобы бросить вызов роботу, подвергнуть его высоким ветровым нагрузкам и температуре и посмотреть, что из этого выйдет».

FBR верит в великое будущее Hadrian X . Компания уже подписала соглашение о совместном пилотном проекте с GP Vivienda — жилищным подразделением крупнейшей строительной компании Мексики.

Фирма также заключила меморандум о взаимопонимании с Королевством Саудовская Аравия, сейчас идет обсуждение проекта о строительстве 50 000 новых домов.

Еще одно партнёрство намечается с австрийским производителем керамических блоков Wienerberger. Обсуждается возможность производства оптимизированных керамических блоков для Hadrian X и планах осуществления пилотного проекта в Европе.

У себя дома в Австралии, FBR сотрудничает с Brickworks – крупным поставщиком строительной продукции. В их планах совместный проект “стена как услуга” и распространение его по всей стране. Идея – превратить строительство стен в бытовую услугу. Кирпичные заводы готовы поставлять заказчикам блоки любой конфигурации для роботов кирпичной кладки, фокусируя на жилых проектах.

Саймон Амос считает, что Hadrian X внесет весомый вклад в трансформацию строительной отрасли. «Изменения происходят только тогда, когда вы смотрите на проблему под совершенно другим углом”, – говорит он. “Вы должны попробовать и экспериментировать с новыми технологиями, или останетесь в числе отстающих.”