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智能机器人砌筑技术在奉贤区南桥镇“现场实战”
发布时间:2019-09-29        浏览次数:        

  奉贤区南桥镇,在市级文物保护单位、百年园林沈家花园二号院改造项目中,当地居民被这一幕惊呆了:机器人挥舞着手臂,先抹灰、后砌砖,不间断地工作着……

  这是一个城市更新项目。根据设计方案,二号院外立面将是一个用灰色再生砖砌筑的复杂流线型立面:每块砖摆放的角度都不一样,产生微差与渐变,带来全新美学形态。不过,人工无法完成如此复杂的工艺,借助最新的建筑机器人智能建造技术,砖块才能实现精准三维感知、定位与反馈。

  “伴随着建筑产业升级,集建筑算法设计与机器人智能建造技术为一体的全新产业,离我们越来越近了。”把智能机器人砌筑技术带到奉贤区南桥镇“现场实战”的,正是同济大学建筑与城规学院教授袁烽。

  近几年,由袁烽主导完成的多个智能建造示范项目和作品引领我国建筑业走向智能化、绿色化、信息化。一码中特一个人走出家门,

  今年暑假,同济大学校园突然冒出一座未来感十足的“网红”桥:桥的立面看上去像是用“绒线”织出来的,每一根“绒线”的织法似乎都不一样。

  这座桥使用的“绒线”,正是袁烽团队全新研发的碳纤维与玻璃纤维。他向记者展示了一段碳纤维桥的制作现场视频:细细的碳纤维如绒线一般,随着几台巨大的机器手臂来回穿梭,实现“魔法编织”。

  而在内行眼中,这座桥也很不一般:它运用智能化结构算法自动生形,先后凭借“机器人金属3D打印技术”和“建筑机器人编织技术”进行局部与整体的全面结构轻量化设计与建造,是一座具有全新建造“范式”的步行桥。

  这座跨度12米的新式桥梁虽只有450公斤重,荷载测试和传统桥梁完全一样,实验中最多可承载20名成年人同时步行安全通过。“人工智能技术在建筑领域的运用,很大程度体现在算法突破上。”袁烽认为,智能建造将成为建筑可持续发展的必由之路。

  在袁烽团队的工作室,近年完成的各种实验建筑模型吸引不少国内外学者前来参观。

  “看似简洁的拱壳,用传统人工方法无法建造,这些都是人机协同的杰作,人工智能不仅实现了许多不可能,也带来了全新的建筑美学。”袁烽说,集智能设计与建造技术于一体的自由拱,涉及数学、力学、工程结构及建筑学等多个学科。

  值得一提的是,魔幻的自由拱壳,完全由算法模拟重力进行找形,以确保其结构的稳定性。和传统的对称拱形结构相比,它不但在外形上超出想象,还表现出极强的负载能力。袁烽告诉记者,传统建筑最怕承受超重的均布负荷,只要过了临界点,建筑就会整体倒塌。而基于算法设计建造的自由拱,从实验来看,其抗均布荷载能力超强,体现了全压力拱形结构的超强性能。

  智能建造开启的是一个全新领域,跨学科是其基本特征。最近两年,袁烽一直在积极推动智能建造领域的国际合作研究。

  今年,在同济大学举办的智能建造工作营中,来自瑞士苏黎世联邦理工学院、英国伦敦大学学院、澳大利亚墨尔本理工大学等知名高校的学者和青年学生,尝试运用人工智能算法、智能感知、结构算法找形等跨学科技术,共同设计并建造了多个大尺度人机协作作品。

  在袁烽看来,这是建筑学研究范式转型的一个信号:人与机器协作,将让建筑业呈现出一个不一样的未来。

  事实上,很多人忍不住发问:当机器人替代工人砌砖,未来是否不再需要建筑工人了?袁烽的回答是:智能建造时代,建筑工人不必在工地从事砌筑工作;更可能的是:工人盯着屏幕查看各种参数,指挥机器人现场工作。“从这个意义上讲,建筑产业升级必然会产生新的职业,或带动现有职业岗位的技术升级。职业培训在当下意义重大,必须未雨绸缪、加快布局。”袁烽说。