自主挖掘機(jī)正在建造石墻。圖片來(lái)源：《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》

據(jù)最新一期《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》報(bào)道，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)出一款新型自主機(jī)器人挖掘機(jī)HEAP，其可掃描、數(shù)字清點(diǎn)和堆垛材料，包括巨石和再生混凝土。在沒(méi)有人類操作員幫助的情況下，這個(gè)12噸重的機(jī)器人構(gòu)筑了穩(wěn)定、無(wú)砂漿的石墻，并在此過(guò)程中開發(fā)了它所用材料的3D存儲(chǔ)庫(kù)。如果原來(lái)的墻壁不用了，這些材料可以很容易地回收和重新利用。

研究團(tuán)隊(duì)此次創(chuàng)造自主機(jī)器人，使用LiDAR測(cè)繪、圖像分割和規(guī)劃算法來(lái)建造結(jié)構(gòu)合理的石墻。通過(guò)傳感器，該挖掘機(jī)可自動(dòng)繪制施工現(xiàn)場(chǎng)的3D地圖，并定位用于建造墻體的現(xiàn)有建筑塊和石頭。專門設(shè)計(jì)的工具和機(jī)器視覺(jué)方法，使挖掘機(jī)能夠掃描并抓取周圍環(huán)境中的大石頭，并記錄它們的大致重量以及重心。算法確定每塊石頭的最佳位置，然后挖掘機(jī)通過(guò)將石頭放置在所需位置來(lái)自行執(zhí)行任務(wù)。根據(jù)這些計(jì)劃，它組裝了一堵10米長(zhǎng)的獨(dú)立墻和一堵65米長(zhǎng)的擋土墻。

雖然這臺(tái)機(jī)器放置每塊石頭的平均時(shí)間要比一群人長(zhǎng)1.2分鐘，但現(xiàn)場(chǎng)需要的人員非常少，這表明它有潛力解決當(dāng)前勞動(dòng)力短缺問(wèn)題。此外，它制作的石墻可根據(jù)需要拆除和重新利用，有助于實(shí)現(xiàn)循環(huán)建筑。

研究人員表示，與性能相似的鋼筋混凝土墻相比，新工藝減少了41%的碳當(dāng)量。而除了提高建筑的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效率外，機(jī)器人還提供了一個(gè)途徑，即通過(guò)直接使用本地的、低能耗的、天然和可回收的材料作為混凝土的替代品，減少了該行業(yè)的環(huán)境足跡。

總編輯圈點(diǎn)

建筑業(yè)占全球生產(chǎn)總值的10%以上。然而，在過(guò)去20年中，建筑業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率平均每年僅增長(zhǎng)約1%。因此，該行業(yè)一方面面臨不斷增長(zhǎng)的需求，一方面又缺乏滿足這些需求的資源。此外，該領(lǐng)域每年還在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生超過(guò)3000億噸的廢物，阻礙了可持續(xù)發(fā)展的努力。本研究最值得肯定之處，就在于它證明了：機(jī)器人可幫助人們克服這些問(wèn)題。