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飞行机器人团队使用 3D 打印构建结构

在工作中:BuilDrone(右)在飞行过程中 3D 打印结构。 ScanDrone(左)在附近监控建筑过程。 (礼貌:伦敦帝国理工学院)

空中 3D 打印无人机团队有朝一日可用于在危险或难以到达的环境中完成建设项目——这要归功于 米尔科·科瓦奇(Mirko Kovac) 在伦敦帝国理工学院。 该团队的灵感来自蜜蜂等飞行动物,它们合作建造复杂的结构。

3D打印正在推动建筑行业的快速转型。 使用机器人逐层搭建结构可以提高建筑工地的安全性和生产力。 它还可以使复杂的几何结构更易于构建,同时降低材料成本并提高效率。

在他们的研究中,Kovac 的团队研究了如何通过将 3D 打印与无人机技术的最新进展相结合,使这项技术更进一步。 这个想法是无人驾驶飞行器可以模仿自然界中协作建造者的行为:包括蜜蜂、黄蜂或白蚁群体。

信息收集

通过不断收集有关建筑项目状态的信息,同时在彼此之间交流这些数据,这些生物可以适应不断变化的环境,以构建各种规模的复杂结构。

为了在技术系统中模仿这些昆虫建造者,Kovac 及其同事创造了四项关键技术,将自然建造者的优势与工程原理结合起来。 首先,他们创造了 BuilDrones,这是一种适用于将材料沉积到 5 毫米精度内的空中无人机; 其次,他们对这些无人机进行了编程,以使用无线系统告诉其他无人机他们在做什么。

他们的第三项创新是使用单独的 ScanDrones 来创建导航和任务计划系统。 这些机器人不是自己建造,而是在 BuilDrones 之间分配制造任务,评估其工作质量,并使用寻路算法来计算如何尽可能高效地完成这些任务。 最后,Kovac 的团队确定了 BuilDrones 可以轻松携带和存放的轻质材料。

简单的建筑项目

为了演示他们的系统,研究人员使用一组无人机在实验室中进行了一系列简单的建筑项目:包括制造一个大约 2 m 高的圆柱体,由快速固化的绝缘泡沫打印而成; 并用一种轻质的类似水泥的材料制作了一个 18 厘米高的圆柱体。

在这些构建过程中,该团队表明他们的系统可以轻松适应机器人数量和打印几何形状的变化。 更重要的是,只需要一个人来监督无人机的活动——确保犯下的错误最小化。

Kovac 及其同事现在希望他们技术的灵活性能够很快看到 3D 打印无人机应用于实际的建筑项目。 这对于在难以进入、具有潜在危险的地点(包括偏远的山区和摩天大楼的上层)进行建筑可能特别有用。

该研究描述于 自然.

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