علم ربات‌ها در ساختمان‌سازی
امروزه بیشتر کارهای ساختمانی ماشینی شده، اما صنعت ساختمانی، خودکار سازی نشده است. علم ربات‌ها در ساختمان‌سازی صنایع ساختمانی همچنان متکی بر نیروی کارگری می‌باشد. شرایط نامناسب و سازمان نیافته کارگاه‌های اجرایی ساختمانی و مشکلات حمل‌ونقل اجزای پیش‌ساخته بزرگ ازجمله موانعی هستند که ورود فرآیندهای خودکارسازی را به صنعت ساختمان با مشکل روبرو می‌شوند. پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی ربات‌ها نشان می‌دهد که خودکارسازی در ساخت تسهیلات بسیار سودمند است و می‌تواند کارهای ساختمانی را در شرایط پرخطر، با استفاده از ربات‌ها گسترش دهد.
۴ مزیت استفاده از ربات‌ها
۱. ربات‌ها امکانات و فرصت‌های توسعه فعالیت‌های عملی ساختمانی در محیط‌های خطرناک، ازجمله کار در فضای کار در رآکتورهای اتمی و یا کارهای ساختمانی زیردریایی را به وجود می‌آورند.
۲. ربات‌ها استفاده عملی و وسیع‌تری از ظرفیت‌ها و احساس‌های غیرانسانی را در کارگاه‌های ساختمانی امکان‌پذیر می‌کنند. برای مثال تکنولوژی رباتیک اجازه کار و فعالیت ساختمانی در فضاهای بسیار محدود و تحت‌فشار مانند خطوط لوله را فراهم می‌کند.
۳. خودکار سازی و رباتیک باعث می‌شود، عملیات ساختمانی با مرور زمان توسعه و افزایش یابد. اجرای عملیات ساختمانی به‌طور پیوسته و صرف زمان کوتاه‌تر برای کارهای ساختمانی، با کارگران خستگی‌ناپذیر ربات، به‌آسانی قابل تحصیل است.
۴. با استفاده از خودکارسازی و ربات‌ها می‌توان به بهبود کیفیت در محصول تمام‌شده دست‌یافت. افزایش دقت در انجام کارها خود منجر به بهره‌وری تولید بیشتر نیز می‌شود؛ مانند استفاده از ماشین تونل کن خودکار که باعث دقت بیشتر در مته‌کاری و درنتیجه پیشرفت سریع‌تر پروژه می‌شود.
انواع ربات‌های صنعتی و خودکارسازی در علم ربات‌ها در ساختمان‌سازی
ربات، بنا به یک تعریف معمول، یک دست مکانیکی می باشد باقابلیت برنامه‌ریزی که برای جابه‌جایی مواد، قطعات، ابزارآلات و یا وسایل خاص، از طریق انواع حرکت‌های برنامه‌ریزی شده، برای اجرای کارهای مختلف طراحی‌شده است. در کاربردهای ساختمانی، هرکدام از سه دسته‌ی اصلی ربات‌ها می‌تواند نقشی را ایفا کند:
۱. ربات‌های از دور عمل‌کننده در محیط‌های خطرناک و غیرقابل‌دسترس.
۲. ربات‌های برنامه‌ریزی‌شده به همان نحوی که در کاربردهای صنعتی دیده می‌شوند.
۳. ربات‌های هوشمند که می‌توانند دنیای بیرون را حس و مدل‌سازی و نیز برنامه‌ریزی کرده و برای رسیدن به اهداف کار عمل کنند.
ربات‌ها جزء مهمی در خودکارسازی معاصر هستند. توانایی گسترده و انعطاف‌پذیری ربات‌ها منجر به ترسیم آینده‌ای می‌شود که در آن ربات‌ها نقش اساسی بر عهده‌دارند. اهمیت این توانایی‌ها در بسیاری از فعالیت‌ها و محیط‌های کار سخت ساختمانی، مشخص می‌شود. تاکنون در مواردی کارخانه‌های فرآوری تولید مصالح ساختمانی، مانند بتن، خودکار شده‌اند. در صنایع تولید انبوه، ربات‌ها برای اجرای انواع کارها به استخدام درآمده‌اند. ازجمله این کارها عبارت‌اند از؛ جوشکاری، رنگ‌سازی، رنگ‌پاشی، بازرسی و مونتاژ (سوار کردن)، ریخته‌گری، بارگیری و باراندازی.
باوجوداینکه ربات‌های متحرک در کارخانه‌های تولید انبوه وجود دارند، کار آن‌ها معمولاً محدود به جابه‌جایی مواد و مصالح است. ربات‌هایی که برای مونتاژ به کار می‌روند معمولاً ثابت بوده و مواد اولیه و اجزای تشکیل‌دهنده را برای آن‌ها می‌آورند. از دیگر خصوصیات ربات‌های صنعتی، اجرای کارهای مکرر و برنامه‌ریزی‌شده است.
چند مثال از ربات‌های ساختمانی با علم ربات‌ها در ساختمان‌سازی
ربات‌های آزمایشی یا تولیدی برای اجرای انواع مختلف کارهای ساختمانی به وجود آمدند. در این قسمت مثال‌هایی از ربات‌های موجود که در پروژه‌های ساختمانی کاربرد دارند، ارائه می‌شود.
جابه‌جا کردن مواد با ربات
جابه‌جایی مواد فعالیتی رایج و گسترده در پروژه‌های ساختمانی و کارخانه‌هاست. این کار عبارت است از؛ جابه‌جایی مواد میان محل‌های مختلف، استقرار مواد با ترتیبی خاص و جای دادن مواد و اجسام بزرگ در جای خاص، کاربردهای جابه‌جایی مواد اغلب تحرک و نیز توانایی اعمال نیروهای بزرگ را برای بلند کردن می‌طلبد.
مثال اول: ربات بتن پاش
پاشیدن بتن می‌تواند کاری پرزحمت، پرهزینه و خطرآفرین باشد. این کار احتیاج به تجربه‌ی کافی و قابل‌ملاحظه در تنظیم مناسب مقدار بتنی که باید پاشیده شود و تشخیص کیفیت عامل سخت‌کننده‌ای که باید اعمال شود، نیز دارد. در کاربردهایی چون روش جدید تونل سازی اتریشی که استفاده از بتن پاشیدنی را به‌صورت گسترده‌ای می‌طلبد، پاشیدن بتن می‌تواند تا حدود ۳۰ درصد کل کار شامل شود.
برای بهبود و سرعت دادن به فرآیند بتن پاشی، شرکت ژاپنی یک ربات با کنترل کامپیوتری را اختراع کرد. این ماشین را می‌توان از دور، به‌صورت نیمه‌خودکار کنترل کرد و یا برای مجموعه خاصی از حرکت‌ها به کار گرفت. این ماشین مشابه ماشین گود بردار سوار بر کامیون معمولی است، جز آنکه یکدست کار انعطاف‌پذیر همراه با یک افشانک دارد.
مثال دو: ربات جایگذاری فولادهای بتن مسطح
این ربات به‌گونه‌ای است که قابلیت کارگذاری میلگرد مسلح سازی را دارد و می‌تواند ۲۰ میله را حمل کند و آن‌ها را به‌طور خودکار در الگویی از قبل تعیین‌شده در دیوارها، سقف و کف قرار بدهد. استفاده از این وسیله در ژاپن به ۴۰ تا ۵۰ درصد صرفه‌جویی در نیروی کار و به ۱۰ درصد صرفه‌جویی در مدت انجام چندین پروژه‌ی مختلف منجر شده است. میله‌های مسلح سازی در این کاربردها ممکن است سنگین و دراز باشند و بدین‌جهت ربات استقرار میلگرد مسلح سازی می‌تواند، در صورت لزوم، نیروی قابل‌توجهی اعمال کند.
عملیات ساختمانی تونل‌سازی و گودبرداری با علم ربات‌ها در ساختمان‌سازی
تونل سازی و گودبرداری کارهایی معمول در کار ساختمانی هستند. این امور ازجمله کاربردهای جالب ربات‌ها هستند؛ زیرا ماهیت و ترکیب موادی که گودبرداری می‌شوند، معمولاً در حین تونل سازی و یا طی فرآیند گودبرداری تا حدی شناخته‌شده‌اند. ربات‌ها باید نسبت به تغییرات در موادی که گودبرداری می‌شوند، واکنش نشان دهند. درنهایت، ربات‌ها باید قادر باشند موانع غیرقابل‌پیش‌بینی، چون لوله‌ها یا تخته‌سنگ‌های بزرگ را تشخیص دهند.
مثال یک: ربات رکس (REX)
پیش نمونه یک ربات گود بردار رکس در دانشگاه کارنگی ملون جهت کشف لوله‌های دستگاه‌های خدماتی شناخته شد. این کاربرد، به‌خصوص در فرآیندهای خطرناک گودبرداری لوله‌های گاز نشت کننده موردتوجه است. رکس کارگاه گودبرداری را با استفاده از دید مغناطیسی نقشه‌برداری کرده، عملیات گودبرداری را برنامه‌ریزی می‌کند و ماشین‌آلات گودبرداری را کنترل می‌نماید؛ بنابراین، رکس مثالی از ربات ساختمانی خودگردان می باشد. وسیله‌ی گودبرداری که ربات رکس مورداستفاده قرار می‌دهد، یک زنبورک است.
مثال دو: ربات مته‌کاری پنج بازویی
این ربات دارای پنج بازوی فعال است. این ماشین می‌تواند در عملیات مته‌کاری، آتشباری، خاک‌برداری و بتن پاشی در حفاری تونل‌ها به کار رود. گزارش‌ها حاکی از افزایش دقت در حفاری و تونل سازی با استفاده از این ماشین است.
فعالیت تمام‌کاری سطح با علم ربات‌ها در ساختمان‌سازی
تمام‌کاری سطح، کار ساختمانی وسیعی است که به‌طور خاص مستعد خودکارسازی اتمام کاری شامل؛ عملیات چاره کاری سطح مانند سنگ‌زنی، برس زدن و یا هموار سازی مواد آتشخوار، رنگ، آسترکاری، ملات و غیره می‌شود.
مثال یک: ربات تمام‌کاری تاوه
هموارسازی سطح ناهموار تاوه‌ی بتنی درجا ریخته، کاری سخت و وقت‌گیر، ولی معمول است. از انجا که این فرآیند به سطوح تخت دوبعدی محدود می‌باشد، می‌توان ماشین‌های ساده رباتی را برای اجرای آن به کاربرد. این ماشین یک کنترل کامپیوتری به کار گرفته، که دارای یک سکوی مجهز می‌باشد. این ماشین با استفاده از یک چرخش نما و یک سنجشگر فاصله‌ی خطی، می‌تواند سرتاسر محوطه‌ی از قبل تعیین‌شده تاوه ای را بپیماید. این ماشین طوری طراحی‌شده است که جایگزین حداقل شش نفر کارگر ماهر باشد.
مثال دو: ربات ضد آتش پاش
پشم سنگ و دوغاب سیمان از انواع موادی هستند که برای مقابله با آتش به کار می‌روند. پشم سنگ را در هوای آمیخته با ذرات معلق پشم سنگ پاشید. انجام این عملیات خسته‌کننده است و می‌تواند خطرناک باشد؛ چنین عملی در بسیاری از ساختمان‌های بلندمرتبه مهم و ضروری است. یک مدل از این ربات نمایش داده‌شده که شامل یک‌پایه‌ی متحرک، تثبیت کن هیدرولیک، بازوی رباتی مفصل دار و شیپوره پشم سنگ پاش است. این ربات می‌تواند سریع‌تر از نیروی کارگر انسانی پشم سنگ را بپاشد، اما نقل‌وانتقال و استقرار آن زمان می‌برد.
بازرسی از فعالیت‌های ربات‌های ساختمانی
بازرسی فعالیت ساختمانی در بسیاری از کاربردها موردنیاز است تا از کیفیت مواد و کار اطمینان حاصل شود. ربات‌های بازرس می‌توانند مزیت استفاده از احساس‌های مافوق بشری مانند دید مغناطیسی و همچنین رسیدن به نقاط غیرقابل دسترسی را داشته باشند. به‌هرحال ربات‌ها انعطاف‌پذیری و هوشمندی بازرس‌های انسانی را ندارد و بدین‌جهت نقش خودگردان آن‌ها در بازرسی محدود است.
مثال یک: ربات بازرس دیوار بالارو
نمونه‌ای از این نوع از ربات‌ها، رباتی بانام rm3 است که برای نظارت‌های ویدئویی از بدنه کشتی، بازرسی اشعه گاما برای جوشکاری سازه‌ای و شستشوی پرفشار، پلیسه برداری، رنگ زدن، ساچمه زنی و حذف زنگار دریایی به کار می‌رود. این ربات ۲۰۶ پوند وزن، سه ساق، یک بازو و دو تنه دارد. فنجان‌های مغناطیسی روی ساق‌های فعال هیدرولیک به ربات این امکان را می‌دهد که روی ورقه فولادی سرعت مناسبی حرکت کند.
مثال دو: ربات شناسایی و مغزه‌برداری
دانشگاه کارنگی ملون وسیله‌ی نقلیه گردان و کنترل از دوری ایجاد کرده که در محوطه‌های آغشته به مواد رادیواکتیو در نیروگاه هسته‌ای جزیره‌تری میل در پنسیلوانیا مورداستفاده قرارگرفته است. ابزار خاصی که روی این ماشین اکتشافی گردان نصب‌شده، وسیله مغزه‌برداری بتن است که از دور کنترل می‌شود و نمونه‌های آغشته تهیه می‌کند. در ادامه نمونه‌هایی از انواع ربات‌ها که در کارهای ساختمانی می‌توانند استفاده شوند، معرفی می‌شوند.
آینده‌ی خودکارسازی و علم ربات‌ها در کار ساختمانی
مسلماً ربات‌ها نسبت به نیروی کار انسانی محدودیت‌های قابل‌توجهی دارند. به‌خصوص، ظرفیت‌های محدود ربات‌های صنعتی موجود در کارگاه‌های ساختمانی فعلی بی‌فایده است. به‌هرحال ربات‌ها به‌سرعت توانمندتر می‌شوند. از این گذشته، اغلب ممکن است پروژه‌های خاصی را سازمان‌دهی کرد که کار ربات‌ها در آن‌ها ازنظر فنی امکان‌پذیر باشد. درنتیجه به نظر می‌رسد که پیشرفت‌های ربات‌ها در آینده‌ی کار ساختمانی ناگریز است. ایجاد و توسعه‌ی نرم‌افزار قابل و قدرت محاسباتی برای ربات‌های ساختمانی اهمیت ویژه‌ای دارد.
در حال حاضر، برنامه‌های کنترل‌کننده و سنجشگر نیازمند تخصص قابل‌توجهی در مهندسی و برنامه‌نویسی هستند. انتظار می‌رود که در آغاز، ربات‌ها در محیط‌های خطرناک مانند نگهداری و تخریب رآکتورهای هسته‌ای مورداستفاده قرار گیرند. در دهه‌های آینده نیز احتمالاً ربات‌ها برای کمک به اپراتورهای انسانی طراحی خواهند شد. این ربات‌ها ممکن است دارای هوش خودگردانی محدود باشند. ربات‌های ساکن هم یک‌روند کاری در عملیات متعدد ساختمانی دارند و می‌توانند در کارخانه‌ای برون کارگاهی یا در نزدیکی کارگاه اجرایی به کار گرفته شوند. مهم‌ترین انگیزه‌های خودکارسازی احتمالاً بهبود کیفیت کار و یا کاهش کارگر در محیط‌های خطرناک هستند.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!!
Persian
Arabic
English