L’automatisation ne se limite pas à l’inclusion de robots dans les usines, mais couvre de plus en plus de domaines et de secteurs industriels. La construction est l’un des principaux bénéficiaires de l’arrivée de technologies qui permettent d’effectuer des tâches répétitives avec peu ou pas d’intervention humaine grâce à des avancées comme Hadrian X, le robot capable de placer 500 briques par heure pour construire une maison par jour.
Pour aller plus loin et pouvoir profiter des matériaux et ressources de construction trouvés sur place, Des chercheurs de l’ETH Zurich ont développé la pelle autonome HEAP. Ce prodige de l’ingénierie et de la robotique cherche à « faciliter la construction dans des endroits éloignés et, en même temps, offrir une alternative aux pratiques de construction habituelles qui réduisent les émissions de carbone », selon ses responsables. un article publié dans Science Robotics.
Dans sa dernière démonstration, fruit de plus de sept années de recherche, HEAP a pu construire un mur en pierres sèches de 6 mètres de haut et plus de 65 mètres de longen utilisant uniquement des pierres et débris trouvés au sol, dans un parc préalablement aménagé avec des outils numériques.
pelle araignée
Derrière HEAP (Pelle Hydraulique à Objectifs Autonomes) se cache un équipe multidisciplinaire formé par le groupe de recherche Gramazio Kohler, le laboratoire de systèmes robotiques, le laboratoire de vision pour la robotique et la chaire d’architecture du paysage, tous appartenant à l’EHT de Zurich.
Dès le début de la recherche, l’objectif était clair : automatiser l’engin mobile le plus polyvalent qui existe sur les chantiers de construction, la pelle araignée, préférée aux pelles sur chenilles ou sur pneus en raison de sa plus grande mobilité. La capacité de ce type de machines a été déterminante dans la décision. fonctionner sur des terrains irréguliers, de grands espaces et des zones de différentes hauteurs.
La pelle autonome HEAP
La base sur laquelle les chercheurs ont travaillé est une pelle Menzi Muck M545 modifiée de 12 tonnes, équipée d’une pelle et d’une benne, à laquelle plusieurs capteurs ont été ajoutés pour ajouter différentes capacités autonomes. Parmi les ajouts, utilisez Technologie de localisation GNSS et capteurs LiDAR montés sur le cockpit et sur la flèchequi vous permet de réaliser des modèles 3D de l’environnement et vous aide à percevoir à quoi ressemblent les matériaux dont vous disposez, en plus de l’aménagement du mur en cours.
Une partie importante des expériences et des tests sur le terrain réalisés avec HEAP concerne des logiciels basés sur l’intelligence artificielle. « Notre système apprend à partir de données réelles et simulées pour faciliter la détection et la segmentation en ligne des instances de pierre dans des cartes spatiales, permettant ainsi à préhension robotisée et numérisation 3D texturée de pierres individuelles et d’éléments de décombres » disent les chercheurs.
Les chercheurs ont choisi une pelle araignée de l’EHT Zurich comme base pour HEAP / Marc Schneider Omicrono
Ainsi, comme s’il s’agissait d’un robot aspirateur, HEAP crée une carte des travaux, pour toujours localiser les blocs et les pierres pouvant être utilisés pour la construction, en plus de s’adapter au terrain et prendre en compte les écarts inattendus tout au long du processus de construction.
Les outils et méthodes de vision industrielle développés par les ingénieurs de l’ETH Zurich permettent à l’excavatrice de scanner et de saisir de grosses pierres. Pour que rien ne manque, La pelle enregistre d’abord son poids approximatif et son centre de gravité, vous permettant de les déplacer et de les libérer sans risque de chute. D’autres algorithmes se chargent d’effectuer les calculs afin que la pelle « sache » comment les placer pour que la structure soit stable et ait une forme spécifique.
La pelle HEAP est capable de soulever de manière autonome de grosses pierres et débris EHT Zurich / Marc Schneider Omicrono
Lors de sa dernière démonstration, HEAP a pu construire un mur de pierre autoportant (10 x 1,7 x 4 mètres) et un mur de soutènement permanent (65,5 x 1,8 x 6 mètres). C’est un résultat spectaculaire qui, Dans d’autres circonstances, cela nécessiterait la participation d’une main-d’œuvre abondante ou une période plus longue.
« Les travaux illustrent le potentiel des véhicules de construction lourds autonomes pour construire de manière adaptative avec des matériaux très irréguliers, abondants et durables qui nécessitent peu ou pas de transport et de transformation préalable », soulignent les chercheurs suisses dans leur article.
Le robot qui pose des briques
Comme nous l’avons dit au début, parmi les technologies les plus avant-gardistes en matière de contribution à l’automatisation dans la construction se trouve Hadrian X, de la société australienne FBR. Lors de sa dernière démonstration, ce robot a réussi à battre son propre record de vitesse en placer plus de 300 blocs de maçonnerie en une heure lors de votre test extérieur et de votre trajet d’étalonnage.
Le robot « a été conçu pour pouvoir placer à des vitesses allant jusqu’à 500 blocs par heure (ce qui équivaut à environ 120 m2 par heure). » Cela implique une période de une journée pour ériger les murs extérieurs et intérieurs d’une maison normale double brique.
Une fois sur le chantier, ce gros véhicule doté d’un bras télescopique de 32 mètres se commande facilement et intuitivement avec une tablette. L’objectif est la sécurité et une implication humaine minimale : Il est programmé pour placer les briques sur la base d’un plan CAO préalablement préparé.
La seule fonction des ouvriers, outre celle de veiller à ce que tout se passe correctement, est de placer les palettes de blocs de maçonnerie à l’arrière du camion. Là, plusieurs Les mécanismes robotiques se chargent de les déballer et de les découper sur mesure avec une scie circulaire si nécessaire.
Une fois les blocs préparés, le système les envoie les uns après les autres à travers le centre de la flèche dans de petites « navettes ». Avant de les placer, sont pulvérisés avec une colle de construction spéciale (évitant ainsi l’utilisation de ciment) et sont placés à l’endroit prévu, où ils restent complètement secs et fermes en moins de 45 minutes.
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