Роботизация строительства постепенно выходит за рамки специализированных машин, предназначенных для одной конкретной операции. Компании ZiNova Labs, LimX Dynamics и RIC Robotics продемонстрировали другой подход: роботизированная система использует обычные инструменты и последовательно выполняет несколько операций, характерных для строительства бетонных конструкций.
В основе демонстрации находились роботизированные платформы TRON 2 компании LimX Dynamics. Однако главным элементом эксперимента стала не сама роботизированная платформа, а концепция Tool Intelligence — подход, при котором физический искусственный интеллект должен уметь взаимодействовать с инструментами, уже привычными для человека.
Это направление потенциально меняет саму архитектуру строительной автоматизации: вместо создания отдельного робота для каждой операции одна универсальная система получает возможность менять инструменты и выполнять разные задачи.
Tool Intelligence: инструмент становится частью роботизированной системы
Традиционная промышленная роботизация обычно строится вокруг связки «робот — конкретная операция». Для сварки используется одно оборудование, для перемещения — другое, а для определённого монтажного процесса может потребоваться отдельная роботизированная установка.
Подход Tool Intelligence предполагает иной уровень универсальности.
Роботизированная система должна взаимодействовать непосредственно с инструментом: распознать его, правильно захватить, использовать в соответствии с задачей и учитывать результат воздействия на материал.
В этом случае инструмент становится не просто сменной оснасткой манипулятора. Он превращается в элемент физического ИИ-сценария, а программная система должна учитывать особенности конкретной операции и окружающей среды.
Один робот — несколько строительных операций
В ходе демонстрации роботизированные платформы последовательно выполняли ряд операций, связанных с изготовлением бетонных конструкций.
Система продемонстрировала работу с различными инструментами и технологическими процессами, включая:
- сборку элементов опалубки;
- использование гвоздезабивного инструмента;
- сверление;
- укладку нескольких слоёв арматуры;
- вязку арматуры;
- финишную обработку поверхности бетона.
Важен именно набор операций. Для каждой из них требуется различное движение, инструмент и характер взаимодействия с материалом.
Таким образом, демонстрация была направлена не на подтверждение способности робота выполнить одну заранее запрограммированную процедуру, а на проверку возможности последовательной работы с разными строительными инструментами.
При этом речь пока идёт о технологическом эксперименте. Испытания проводились на масштабированной конструкции, а не непосредственно на полноценной строительной площадке.
TRON 2 стал платформой для строительного эксперимента
Для демонстрации использовались роботизированные платформы TRON 2 производства LimX Dynamics.
Робот оснащён двумя манипуляторами, каждый из которых имеет семь степеней свободы. Заявленная повторяемость позиционирования составляет около ±0,5 мм, а рабочая дальность манипулятора — порядка 73 см.
Двухрукая конфигурация позволяет выполнять координированные действия и одновременно взаимодействовать с несколькими объектами. Для строительства это особенно интересно в сценариях, где требуется удерживать материал одной рукой и работать инструментом другой.
Однако TRON 2 в рамках эксперимента следует рассматривать прежде всего как роботизированную платформу, на которой проверяется более широкий программно-аппаратный подход.
Почему для роботизации важны обычные инструменты
Современная строительная площадка уже оснащена огромным количеством ручного электроинструмента и специализированных приспособлений: дрелями, шуруповёртами, гвоздезабивателями, оборудованием для вязки арматуры и инструментами для обработки бетона.
Если для каждой операции создавать отдельную роботизированную машину, масштабирование такой автоматизации становится сложнее.
Использование существующего инструмента предлагает другую модель.
Вместо вопроса «какого робота необходимо разработать для этой операции?» появляется вопрос «может ли универсальный робот использовать инструмент, которым уже пользуется человек?»
Именно здесь концепция Tool Intelligence пересекается с одной из главных задач физического ИИ — переносом способности выполнять действия между разными задачами и условиями.
Почему выбран tilt-up
В качестве сценария демонстрации использовалась технология tilt-up, при которой железобетонные панели сначала изготавливаются в горизонтальном положении, а после набора необходимой прочности поднимаются краном и устанавливаются вертикально.
Такой метод применяется, в частности, при строительстве крупных складских объектов и центров обработки данных.
Для роботизации tilt-up интересен тем, что строительный процесс можно представить как последовательность отдельных операций: подготовка формы, установка арматуры, её фиксация, бетонирование и последующая обработка поверхности.
Именно подобная декомпозиция позволяет физическому ИИ взаимодействовать с конкретными инструментами на разных этапах производства конструкции.
От запрограммированной траектории к физическому ИИ
Главное отличие подобных систем от классической промышленной автоматизации заключается в характере среды.
В традиционном роботизированном производстве положение объектов, траектории движения и последовательность операций стараются максимально стандартизировать. Строительная площадка значительно менее предсказуема.
Поверхности могут отличаться, положение материалов — меняться, а условия выполнения одной и той же операции — зависеть от конкретного объекта.
Поэтому универсальному физическому ИИ необходимо учитывать не только координаты, но и контекст действия:
- какой инструмент находится перед роботом;
- как его захватить;
- каким образом он воздействует на материал;
- какое движение необходимо выполнить;
- какое усилие требуется;
- как определить завершение операции;
- какое действие должно последовать дальше.
Получается уже не просто робот-манипулятор, выполняющий набор команд, а система, связывающая восприятие, принятие решений и физическое действие.
От роботизированной оснастки к универсальной строительной платформе
Демонстрация ZiNova Labs, LimX Dynamics и RIC Robotics пока не означает появления готового универсального робота для строительной площадки. Масштабирование таких технологий потребует решения целого комплекса задач, связанных с безопасностью, надёжностью, восприятием окружающей среды, точностью и устойчивостью работы в реальных условиях.
Но сама архитектура подхода представляет интерес для цифровизации строительства.
Если робот сможет использовать разные инструменты без создания отдельной специализированной машины для каждого процесса, программное обеспечение и физическая платформа могут стать более универсальными. Тогда изменение строительной задачи будет требовать не столько замены оборудования, сколько настройки цифрового сценария, выбора инструмента и обучения системы новой последовательности действий.
Следующий этап цифровизации — автоматизация физического действия
В цифровизации строительства уже сформировалась инфраструктура работы с информацией: ТИМ/BIM, цифровые модели, облачные платформы, автоматизированная проверка проектных решений и системы управления строительными процессами.
Физический ИИ добавляет к этому контуру следующий уровень — возможность непосредственно выполнять действия в физическом мире.
Потенциальная цепочка выглядит следующим образом: цифровая модель → задача → роботизированная система → инструмент → физическое действие → результат.
Именно поэтому развитие универсальных роботов представляет интерес не только для робототехники. В перспективе такие системы могут стать связующим звеном между цифровой моделью объекта и реальными строительными операциями.
Пока это направление находится на стадии демонстраций и экспериментов. Но переход от специализированного робота к универсальной системе, способной работать с привычными инструментами, показывает, в каком направлении может развиваться следующая волна автоматизации строительной отрасли.