ロボット工学と自動化が建築の未来を形作る

建設分野では、ロボット工学は効率性と労働安全を向上させる能力があるため、注目すべきイノベーションであると考えられています。しかし、建設業界における自動化の導入は、厳密に管理された運用設定や標準化の低下など、建設プロセスの特殊な特性のために、依然として多くの障壁に直面しています。

ロボットが建設現場の作業に革命をもたらす

研究者らは、『Construction Automation』誌に掲載された研究論文を通じて、建設業界におけるロボットの利用について詳細に説明しています。多くの研究者は、レンガ積み、検査、清掃などの危険で単調な現場での作業をロボットに置き換えることに注目しています。

橋梁などの施設の構造的健全性を追跡することは重要な義務ですが、従業員にとって困難で時間のかかる作業になることもあります。近年、構造検査にはロボットが広く採用されるようになりました。最近開発されたロボット技術には、特殊な無人車両や、転倒した橋を調査するための2台の水中ロボットなどが含まれています。

高層ビルの清掃においてロボットを最大限に活用することは、プロセスの安全性を高める方法であることが証明されています。高層ビルの窓掃除には移動可能な自動ロボットが必要であることは明らかであり、乾式および半乾式の壁掃除装置を備えた壁掃除機が製造されました。これらの研究は、ロボット技術が実際に現場での建設作業に使用できるレベルにまで成熟していることを示し続けています。

人間とロボット、そして複数のロボットのコラボレーション

人間とロボットのコラボレーション (HRC) システムは、現場のロボットを操作しながら、現場から離れた場所で作業者を遠隔操作できるようにすることで、人間への危害を軽減または防止する方法として考えられています。

2017年には、従業員が遠隔操作の掘削機を遠隔管理できるようにするインテリジェント監視システムが開発されました。現場試験実験の結果によると、提案されたアプローチにより、掘削作業の時間が 12.5% 短縮され、整地作業では 14% 短縮され、実用性と人間工学が 21% 向上しました。

多くの複雑な建物のメンテナンスや検査作業では、異なる特性を持つロボットの連携が必要になります。トンネル検査用に数多くのロボットシステムが開発されています。調査ロボット、搬送ロボット、中継ロボット 2 台の計 4 台のロボットが引き続きシステムを構成しています。生態学的監視および探査ミッションを成功させるには、マルチロボット システムの伝送機能が非常に重要です。一部のマルチロボット システムでは、研究者はさまざまなロボット内での測定値の使用を最大化するためにデータ マップの設計を続けています。

建設仕様書レビュープロセスの自動化

建築プロジェクトにおいては、建設仕様を確認することが成功の鍵となります。建設仕様書には、請負業者が満たさなければならないプロジェクトのすべての建設前提条件が詳細に記載されています。工事仕様書は主に国のガイドラインに基づいて作成されたが、現場の状況に適さない基準など、多くの条項に誤りがあった。したがって、工事仕様の誤りを修正することは非常に重要です。

特に、専門家は建設仕様のレビューを容易にする自動化された方法を継続的に望んでいます。この研究は、文書間で発生する構文上の不一致の問題に対処しており、これは現場で作成された仕様の自動評価に影響を与えます。この研究のアイデアは、NLP を通じてさまざまな意味的特徴を調べることで、十分な産業的実用性を備えた建設仕様を評価する自動システムを提案することです。

NER モデルは、文の構造に関係なくコンピューターがテキストを理解できるように正確に設計されていることは注目に値します。 NER は、テキスト内の関連キーワードを識別できるテキストマイニング手法です。著者らはさらに、節がどのように構成されているかに関係なく、コンピューターがテキストを評価するのに役立つ節ペアリング モデルを作成します。最後に、Web ベースのプロトタイプの UI と UX は、業界の専門家にとって使いやすいように設計されています。

実際、新しいモデルは既存のモデルに比べて時間が 22.3% 短縮され、精度が約 24.2% 向上しています。この自動化モデルは、システムを少し変更するだけで他の業界にも適用できますが、建設業界に関してはまさにゲームチェンジャーです。

自動積層造形

大規模建設における付加製造方法の使用を促進する場合、押し出しベースおよび粉末ベースの技術が最も実現可能なプロセス制御として認識されています。 AM プロセスの自動化要素により、建設における AM の使用は、エラーを減らして材料の無駄を減らすだけでなく、関連するコストを削減しながら、持続可能な機能材料の構築を可能にします。

将来の方向性 - 自動化された付加的建設

最近公開された記事によると、自動化された建設方法、特に自動化された積層造形技術をすぐに理解するには、いくつかの重要なタスクを実行する必要があります。

自動化建設のためのハードウェアエンジニアリングと製造プロセスの改善に加えて、個別の方法で十分な耐久性を備えた大規模な構造物を正確かつ効率的に製造するための標準化された制御ソフトウェアと手法を開発する必要があります。またはマルチロボットソリューション。

幅広い用途のため、最適な部品の差別化、タスクの割り当て、組織化、軌道の推定、再局在化など、マルチロボット自律積層構築パイプラインのエネルギー効率が高く衝突のないプロセス計画のための理論的およびアルゴリズム的構造の開発が非常に必要になっています。

デジタル変革は建設業界の労働力にどのような影響を与え続けるのでしょうか?

建設業界における自動化とデジタル化は、デジタル製造方法と新しいテクノロジーを組み合わせることで、長年の課題を解決する可能性を提供し続けています。労働力への正確な影響は不明だが、雇用に混乱が生じる可能性が最も高い。特に準備段階と実施段階に影響を及ぼし続けるでしょう。したがって、現在のアーキテクチャの役割は進化し続け、新しい役割が生まれることが予想されます。最終的には、現在の断片化されたプロジェクトは、デジタル化によって可能になるプロジェクトベースの統合に置き換えられるでしょう。

実際、ロボット工学と自動化は今後も発展を続け、建設業界とその労働者に数多くの利益をもたらすでしょう。