Время возведения кирпичной стены

Нормы на укладку кирпича

Застройщику перед началом строительства дома для выполнения установленных сроков и определения количества рабочих для найма необходимо рассчитать скорость кладки кирпича за рабочий день. Утвержденные в 1986 году «Единые нормы на строительные и монтажные работы» устанавливают часовые нормы укладки 1 м³ камня, они актуальны и используются в строительной индустрии. Следуя нормам, проблем с дальнейшей эксплуатацией кирпичных строений не будет.

Главным документом, который регламентирует строительный процесс и актуален по сей день, является СНиП II-22—81 «Каменные и армокаменные конструкции».

Требования к каменной кладке

Составляющие кирпичной кладки — раствор и кирпич. От качества зависит насколько долговечной и крепкой будет сооружаемая конструкция. Часто используют цементно-известковые растворы на основе песка. В зависимости от назначения здания, проектной долговечности, условий эксплуатации, местоположения (подземная, наземная часть) элемента строительной конструкции (наружные поверхности, простенки, столбы, своды, карнизы) для изготовления раствора применяют определенные марки цемента, фракции песка, и смешивают их в строго установленных пропорциях. Допуски кирпича не должны превышать разрешенные отклонения, техническими характеристиками камня являются:

• прочность;
• класс средней плотности;
• морозоустойчивость.

Важно регулярно проверять кладку на вертикальность.

Важно обратить внимание на качество выполненных работ. Не менее 2-х раз на 1 метр высоты, производятся проверки на вертикальность, горизонтальность и углы, обнаруженная погрешность устраняется. После монтажа каждого этажа проверяются оси конструкции, на уровне между этажных перекрытий отклонения корректируются. Прием работ производится до облицовки стен, чтобы виден был цвет камня, рисунок черновой кладки, способ перевязки и расшивка швов.

Нормы укладки кирпича для одного каменщика

Стены, в зависимости от требуемой для выполнения работ квалификации каменщика, делятся на простые, средней сложности и сложные. Для каждого варианта учитываются индивидуальные нормы выработки с учетом толщины кладки. За единицу расчета принимается обычный одинарный кирпич при кладке прямолинейных стен, в случае применения камня большего размера, используется понижающий коэффициент. Если они криволинейные, применяют повышающий коэффициент. Каждый из видов работ требует разных временных затрат. Нормы времени на 1 м³ с кладкой под штукатурку:

Толщина стены по количеству кирпича	Классификация стен по сложности
Простые		Средней сложности (с проемами)	Сложные (с проемами)
Без проемов	С проемами
1	3,2	3,7	–
1—1/2	2,6	3,2	3,7	4,3
2	2,3	2,8	3,2	3,7
2—1/2	2,2	2,5	2,9	3,2
От 3	1,8	2,2	2,5	3

Кладка под расшивку чаще применяется при работе с облицовочным кирпичом.

Из общего объема выполненных работ исключаются проемы окон и дверей, но не исключаются гнезда для балок и железобетонные конструкции. Кладка облицовочного кирпича производится всегда «под расшивку», т. е. на поверхность не нужно будет дополнительно наносить отделочный материал. Требования к качеству швов выше, они должны смотреться аккуратно. Нормы времени должны быть больше, например, для простой глухой стены толщиной в кирпич работа займет 4 часа.

Несмотря на желание ускорить строительство, необходимо помнить, что на протяжении одного дня нельзя класть более 4 рядов кирпича, иначе на следующий день кладка деформируется под собственной тяжестью.

Заключение

При разработке нормативов учитывается, что 15—20% восьмичасового рабочего дня каменщика занимают подготовительно-заключительные работы, включая подготовку рабочего места в начале смены и уборку после его окончания. Техника кладки предусматривает, что перемещение строительных материалов должно происходить не более чем на 5 м от места работы, поэтому выполнять работы по укладке лучше бригадой.

Источник

Норматив кладки: сколько кирпичей в день?

Очень мало людей знает, сколько кирпичей в день требуется класть и сколько времени занимает постройка здания в несколько этажей. Сегодня мы вместе попробуем разобраться с нормативами кирпичной кладки, длительностью строительных процессов, а еще расскажем о возможных способах ускорить строительство объектов из кирпича.

Длительность строительных процессов зачастую зависит от мастерства каменщиков.

Преимущества кирпичной кладки

Под кирпичной кладкой принято понимать конструкцию из кирпича, которая имеет определенную последовательность и размер. Как правило, современные постройки выполняют из силикатного и керамического кирпича, что скрепляют друг с другом с помощью раствора.

Кирпич — это универсальный строительный материал, который стоит недорого, прост в монтаже, а еще обладает хорошими эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому этот стройматериал пользуется такой популярностью.

Строительная отрасль развивается в наше время очень стремительно, с каждым годом все больше появляется многоэтажных зданий и больших сооружений именно из кирпича. Это вовсе не странно, ведь благодаря устойчивости данного материала постройки могут простоять не одно десятилетие. Выкладка кирпичной стены — долгий и трудоемкий процесс, но если сделать все качественно, то результат оправдает все затраты времени и сил.

Особенности работы каменщика и установленные нормы

Работа каменщика очень сложная, вам нужно не только постоянно укладываться в определенные нормы, но и соблюдать качество кладки, а это требует, в свою очередь, физических усилий и определенных навыков.

Виды кладки кирпича.

На протяжении одного дня, согласно нормам, можно класть не больше 4 рядов кирпича. Дело в том, что если рядов будет больше, то стена получится непрочной и неровной. Если хотите увеличить скорость кладки кирпича, то старайтесь делать по 4 ряда на разных стенах. Даже если вам, на первый взгляд, покажется, что 8 рядов выглядят ровно и достаточно прочно, можете быть уверены, что на следующий день вы обнаружите кривую обвисшую стену.

Бригада из 4 человек сможет в день выложить до 3 м 3 кирпича, при этом один из них будет мастер, двое на бетономешалке и один подсобник. 1 м 3 состоит из 400 кирпичей. Этот вариант выполнения работ варьируется в зависимости от типа кладки, ширины стен, этажности и других особенностей.

Таблица расчета кирпича.

Для крепления кирпичей между собой используют раствор из песка, цемента и воды. Работать с этой жидкостью очень сложно, что и замедляет процесс строительства. Опытные бригадиры для того чтобы ускорить процесс, рекомендуют добавлять в раствор глину или известь. Благодаря этому дополнению раствор становится пластичным и легче поддается использованию.

Что касается других стройматериалов, таких, к примеру, как пеноблок, то норматив кладки на бригаду из 4 человек в день составляет до 4 м 3 . Если выкладывать газоблоки будет только 1 человек, то нормальным считается выкладка 60 блоков за 8 часов работы.

Определение подходящих нормативов работы

В наши дни уже существует много архитектурных университетов и техникумов. Известные инженеры и строители постоянно работают над улучшением кирпичной кладки, придумывают новые методики возведения стен и стараются всевозможными способами сократить затраты времени на возведение кирпичных стен.

Современные ученные и специалисты в области строительства предлагают некую формулу, что позволяет рассчитать нормы выработки.

Она выглядит следующим образом:

Рабочие операции по заготовке неполномерного кирпича и теске его граней.

Дополнительно во внимание принимают количество персонала и величину строительного объекта. Это позволяет в точности определить время, необходимое для постройки здания. Каждый из видов кладки, а их существует несколько, требует определенного количества времени. Самой сложной считается кладка вприжим, она, как правило, используется для возведения важных объектов. Даже у опытных каменщиков возведение такой стены требует определенных затрат времени. Самой простой считают колодцевую кладку, она используется для дачных домов, стены которых не требуют дополнительного обогрева.

Полезные рекомендации начинающему строителю

Если вы являетесь новичком в строительной отрасли, то для того чтобы ускорить строительство и добиться нормы, старайтесь заранее все подготавливать, к примеру, сложить кирпич в одном месте, чтобы не бегать постоянно за новой партией в другой конец постройки. Все ингредиенты и сам раствор должны находиться под рукой строителя. Очень хорошо привлекать к строительству подмастерьев и подсобников. Одному человеку довольно сложно справиться со всеми необходимыми этапами работ и соблюдать допустимые нормативные требования.

Теперь вам известно, сколько кирпичей, согласно нормам и по законам каменщика, можно класть в день. При всем желании быстрее закончить строительство помните, что качественно выложенная кирпичная кладка будет долго радовать ваш глаз и прослужит надежной оградой от внешнего мира. На скорую руку возведенная кладка прослужит недолго, да и обязательно потребуется дополнительная отделка, так как неровные швы и перекосы будут заметны издалека. Спешка никогда к добру не приводит, гораздо разумней все точно наладить и получить хороший результат, чем перегружать и постоянно торопить работников.

Точно рассчитать, сколько именно должен выкладывать каменщик кирпичей в день, достаточно непросто, так как некоторые мастера делают акцент на точность швов, другие дольше разрабатывают раствор и выравнивают саму стену. В большей степени все зависит от определенных навыков и опыта специалиста. Ясно, что мастера с высокой квалификацией будут ставить намного больше кирпичей за 8 часовой рабочий день, нежели новички в строительной отрасли.

Именно поэтому, если вы хотите быстро возвести кирпичный дом, выбирайте опытных работников, в противном случае вас ждет хлопотная стройка, что может затянуться не на один месяц.

Источник

Реконструкция дома, робот-каменщик укладывающего кирпичи лучше, чем человек, процесс строительства красивого кирпичного фасада

Очень мало людей знает, сколько кирпичей в день требуется класть и сколько времени занимает постройка здания в несколько этажей. Сегодня мы вместе попробуем разобраться с нормативами кирпичной кладки, длительностью строительных процессов, а еще расскажем о возможных способах ускорить строительство объектов из кирпича.

Длительность строительных процессов зачастую зависит от мастерства каменщиков.

SAM100

Американская компания Construction Robotics разработала модель полуавтоматического робота-каменщика SAM100 (Semi-Automated Mason — «полуавтоматический каменщик»). Робот состоит из манипулятора-укладчика и системы нанесения цементного раствора. Работа SAM100 выглядит абсолютно фантастически — машина «рукой» берет кирпичи, наносит на них раствор и ловко укладывает на стену. Компании удалось создать машину, достаточно легкую для того, чтобы располагаться на стандартных строительных лесах и передвигаться по ним вдоль стены, либо на рабочей площадке подъемника – эксплуатационная масса робота 1500 кг. Машина оснащена собственным дизель-генератором с двигателем Cummins, работающем на газе.

В программном обеспечении системы управления роботом SAM использованы инновационные разработки, в частности программа «картографирования» кирпичной кладки, в которую можно в цифровом виде загрузить схему расположения стены и кирпичей в ней и привязать к координатам GPS/ГЛОНАСС. Программу можно корректировать в зависимости от изменения реальных условий на строительном объекте. Когда корректируется вся конструкция, соответственно, уточняется и положение каждого кирпича в кладке. Таким образом строительный проект точно соответствует всем реальным размерам и ограничениям, существующим на практике.

К тому же, такая предварительная проработка проекта в виде электронной программы позволяет представить его клиенту средствами компьютерной графики. Заказчик сможет наглядно увидеть, как будет выглядеть кирпичная кладка стен, оценить различные варианты расцветки или, например, увидеть, как будет выглядеть логотип компании, выложенный на стене кирпичами. Имеются программные средства, позволяющие загружать в программу управления кладкой в цифровом виде логотипы и другие изображения на стене. Также программа позволяет рассчитать, сколько кирпичей понадобится распилить и сколько времени потребуется для возведения данной стены. Вся эта информация может быть получена предварительно, при укладке же кирпичей по традиционной технологии вручную такие данные как правило получить невозможно.

Раньше возведение кирпичной стены с оконными и дверными проемами, которые усложняли работу, занимало немалое время. Требовались целые часы для проведения многочисленных замеров и расчетов, чтобы определить, как для этого следует распилить кирпичи. Теперь же в электронную программу управления робота закладывается схема расположения кирпичей в стене и на экране компьютера можно увидеть ее изображение. Программа в течение нескольких минут рассчитывает, как будет выкладываться кирпичная стена. Вместо замеров, которые каменщик производит вручную в процессе работы, все расчеты выполняет электроника, выложенная роботом кирпичная стена выглядит лучше и требуется пилить меньшее количество кирпичей. То есть, разница такая же, как в случае проведения расчетов на бумаге и на компьютере. Электронное управление позволяет точнее планировать работы, что в свою очередь повышает производительность и рентабельность работ.

Человек-каменщик в процессе работы не наткнется на других рабочих, находящихся на мостках рядом с ним и может скорректировать свое поведение, например, если внезапно поднимется сильный ветер. Создателям пришлось обеспечить роботу возможности решать все эти задачи. Два года ушло только на то, чтобы «научить» робота наносить раствор на кирпич! Датчики системы безопасности не позволят машине упасть с подмостьев и наткнуться на препятствия.

Однако, робот превосходит человека в точности укладки (SAM100 выравнивает кладку по лучу лазера), не устает и сохраняет уровень качества работы как угодно долго. Опытный каменщик может превзойти этого робота в скорости и качестве укладки, но только в течение короткого времени. Затем человек неизбежно устанет, а робот продолжит работу как ни в чем не бывало.

Для обеспечения работы SAM100 требуется три человека: оператор, помощник, подающий в машину кирпичи и раствор, а также каменщик, устанавливающий в стену закладные анкеры, зачищающий лишний раствор и исправляющий мелкие дефекты в кладке. По расчетам компании при применении робота производительность кладки кирпичной стены увеличивается в 3-5 раз, стоимость уменьшается до 50% плюс экономия на оплате труда рабочих. Укладка одного кирпича занимает 12-14 сек в зависимости от его размеров. Такой темп создатели признали оптимальным, т. к. если скорость кладки увеличить, роботу потребуется уже два помощника, подносящих кирпичи и раствор. Строители, познакомившиеся с работой робота-каменщика, дали ему высокие оценки. Заявленная рыночная стоимость SAM100 — US$650000. Компания оценивает период окупаемости робота в 1-2 года.

Construction Robotics продолжает работы по совершенствованию робота-каменщика. Как сказал один из разработчиков машины: «SAM100 создан не для того, чтобы полностью заменить каменщиков-людей. Как и при традиционном способе укладки, требуется каменщик и помощник для подноски кирпича и раствора. Сейчас в строительной отрасли не хватает квалифицированных каменщиков и SAM100 создан, чтобы помочь справиться с этим дефицитом». Следует отметить, что SAM100 – единственная известная коммерческая модель робота-каменщика в мире, все прочие разработки пока находятся на стадии опытных образцов и прототипов.

Преимущества кирпичной кладки

Под кирпичной кладкой принято понимать конструкцию из кирпича, которая имеет определенную последовательность и размер. Как правило, современные постройки выполняют из силикатного и керамического кирпича, что скрепляют друг с другом с помощью раствора.

Схема кирпичной кладки.

Кирпич — это универсальный строительный материал, который стоит недорого, прост в монтаже, а еще обладает хорошими эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому этот стройматериал пользуется такой популярностью.

Строительная отрасль развивается в наше время очень стремительно, с каждым годом все больше появляется многоэтажных зданий и больших сооружений именно из кирпича. Это вовсе не странно, ведь благодаря устойчивости данного материала постройки могут простоять не одно десятилетие. Выкладка кирпичной стены — долгий и трудоемкий процесс, но если сделать все качественно, то результат оправдает все затраты времени и сил.

Робот-носильщик

А вот исследователи из Университета в г. Баффало (США) сконструировали робота-носильщика OSCR-3, который помогает поднимать и переносить кирпичи и строительные блоки по лестницам и этажам.

Особенности работы каменщика и установленные нормы

Работа каменщика очень сложная, вам нужно не только постоянно укладываться в определенные нормы, но и соблюдать качество кладки, а это требует, в свою очередь, физических усилий и определенных навыков.

общепринятые нормативы кирпичной кладки дополнительно включается время отдыха рабочих и время на смену или приготовление строительного материала. Нормы кладки в зимнюю и в летнюю пору существенно отличаются, ведь человек при минусовой температуре не способен чисто физиологически длительное время заниматься выкладкой кирпича. Если строитель обморозит руки или простудится, то застройщик рискует не только сбоем в рабочем графике, но и понесет материальный ущерб, необходимый на лечение каменщика.

Виды кладки кирпича.

На протяжении одного дня, согласно нормам, можно класть не больше 4 рядов кирпича. Дело в том, что если рядов будет больше, то стена получится непрочной и неровной. Если хотите увеличить скорость кладки кирпича, то старайтесь делать по 4 ряда на разных стенах. Даже если вам, на первый взгляд, покажется, что 8 рядов выглядят ровно и достаточно прочно, можете быть уверены, что на следующий день вы обнаружите кривую обвисшую стену.

больших строительных объектах на одного каменщика, согласно нормам, ставят обязанность в кладке 400 кирпичей за 8 часовой рабочий день. Специалист высокого профиля в день может ставить 500-1000 кирпичей. После распада Советского Союза нормы выработки снизили. Когда-то ударники строительного производства могли класть до 1600 кирпичей за одну смену. Сейчас труд не в почете, каменщики не работают за идею или на благо страны, а берут почасовую плату и спешить им ни к чему.

Бригада из 4 человек сможет в день выложить до 3 м3 кирпича, при этом один из них будет мастер, двое на бетономешалке и один подсобник. 1 м3 состоит из 400 кирпичей. Этот вариант выполнения работ варьируется в зависимости от типа кладки, ширины стен, этажности и других особенностей.

Таблица расчета кирпича.

Для крепления кирпичей между собой используют раствор из песка, цемента и воды. Работать с этой жидкостью очень сложно, что и замедляет процесс строительства. Опытные бригадиры для того чтобы ускорить процесс, рекомендуют добавлять в раствор глину или известь. Благодаря этому дополнению раствор становится пластичным и легче поддается использованию.

Что касается других стройматериалов, таких, к примеру, как пеноблок, то норматив кладки на бригаду из 4 человек в день составляет до 4 м3. Если выкладывать газоблоки будет только 1 человек, то нормальным считается выкладка 60 блоков за 8 часов работы.

Hadrian X

В Австралии компания Fastbrick Robotics разработала робот Hadrian X, который способен уложить 1000 кирпичей за час, скрепляя раствором — это в 20 раз быстрее человека-каменщика. Hadrian X работает под управлением электронной системы, в которую загружен проект постройки в цифровом 3-мерном виде. Главной частью машины является смонтированная на автомобильном шасси телескопическая стрела высотой в 28 м, с помощью которой она и выполняет свою работу. Стрела может корректировать положение до 1000 раз в секунду, компенсируя влияние порывов ветра и прочих природных факторов. Для возведения стен необходимо загрузить лотки с кирпичом на платформу Hadrian.

Сейчас в Австралии средний возраст каменщиков — 50 лет и робот-каменщик поможет устранить дефицит работников этой профессии. Компания планирует выпустить своего робота на рынок к концу 2017 г. На его разработку было затрачено $7 млн., поэтому низкой его цена не будет, по крайней мере в первое время.

Определение подходящих нормативов работы

В наши дни уже существует много архитектурных университетов и техникумов. Известные инженеры и строители постоянно работают над улучшением кирпичной кладки, придумывают новые методики возведения стен и стараются всевозможными способами сократить затраты времени на возведение кирпичных стен.

Современные ученные и специалисты в области строительства предлагают некую формулу, что позволяет рассчитать нормы выработки.

Она выглядит следующим образом:

Рабочие операции по заготовке неполномерного кирпича и теске его граней.

• tз — время, необходимое для заключительного этапа работы и подготовительных работ;
• tос — основное время работы, что подразумевает рабочий день (6 или 8 часов);
• tоб — время для обслуживания рабочего места каменщика;
• tотл — паузы, необходимыеы для личных потребностей человека (перекусы, походы в туалет);
• tпт — время остановок, что нужно соблюдать согласно технологии возведения кирпичных стен.

Дополнительно во внимание принимают количество персонала и величину строительного объекта. Это позволяет в точности определить время, необходимое для постройки здания. Каждый из видов кладки, а их существует несколько, требует определенного количества времени. Самой сложной считается кладка вприжим, она, как правило, используется для возведения важных объектов. Даже у опытных каменщиков возведение такой стены требует определенных затрат времени. Самой простой считают колодцевую кладку, она используется для дачных домов, стены которых не требуют дополнительного обогрева.

In-Situ Fabricator

Швейцарские исследователи также ведут работы по созданию робота, укладывающего кирпичи, который мог бы адаптироваться к изменениям обстановки на стройке и самостоятельно обучаться в процессе работы, основывая свои действия на бортовой системе «органов чувств» с электронным управлением, не нуждаясь во вмешательстве в управление человека.

In-Situ Fabricator (IF, «Строит здесь и сейчас») создан группой архитекторов и робототехников из Федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich). Робот имеет сравнительно небольшую массу, мобилен и самое главное, обладает «интеллектом». Он оснащен двумя компьютерами, один из которых отвечает за движения механической «руки»-манипулятора, а другой — за ориентирование. Манипулятор оборудован лазерным дальномером. При перемещении манипулятора дальномер сканирует пространство вокруг робота и строит 3-мерную схему окружающего пространства. Также в бортовую систему управления загружена цифровая модель постройки. Благодаря этим данным робот постоянно определяет свое положение в изменяющейся обстановке и ориентируется при выполнении строительных операций, что создает возможности для его автономной работы, которую он выполняет с точностью до миллиметра. Еще одним преимуществом IF является способность самостоятельно перемещаться по строительной площадке без помощи человека. Робот оснащен датчиками и камерами, которые позволяют ему не натыкаться на препятствия и людей во время движения.

Главным его достоинством, как считают разработчики, является способность адаптироваться и решать задачи при внезапных нестандартных изменениях обстановки на строительном объекте. Они считают, что это одна из первых машин, которая способна возводить нестандартные постройки, то есть проект которых может изменяться и адаптироваться к окружающим условиям непосредственно в процессе строительства. Исследователи продолжают работу по совершенствованию IF, т.к. по словам разработчиков действия робота пока «примитивны», он как бы «работает вслепую». Робот пока еще неуверенно и медленно ориентируется в обстановке после совершения каждого действия, чтобы полноценно выполнять работу с необходимой точностью, в будущем он должен ориентироваться с большой скоростью и прямо в процессе движения.

Полезные рекомендации начинающему строителю

Если вы являетесь новичком в строительной отрасли, то для того чтобы ускорить строительство и добиться нормы, старайтесь заранее все подготавливать, к примеру, сложить кирпич в одном месте, чтобы не бегать постоянно за новой партией в другой конец постройки. Все ингредиенты и сам раствор должны находиться под рукой строителя. Очень хорошо привлекать к строительству подмастерьев и подсобников. Одному человеку довольно сложно справиться со всеми необходимыми этапами работ и соблюдать допустимые нормативные требования.

Теперь вам известно, сколько кирпичей, согласно нормам и по законам каменщика, можно класть в день. При всем желании быстрее закончить строительство помните, что качественно выложенная кирпичная кладка будет долго радовать ваш глаз и прослужит надежной оградой от внешнего мира. На скорую руку возведенная кладка прослужит недолго, да и обязательно потребуется дополнительная отделка, так как неровные швы и перекосы будут заметны издалека. Спешка никогда к добру не приводит, гораздо разумней все точно наладить и получить хороший результат, чем перегружать и постоянно торопить работников.

Точно рассчитать, сколько именно должен выкладывать каменщик кирпичей в день, достаточно непросто, так как некоторые мастера делают акцент на точность швов, другие дольше разрабатывают раствор и выравнивают саму стену. В большей степени все зависит от определенных навыков и опыта специалиста. Ясно, что мастера с высокой квалификацией будут ставить намного больше кирпичей за 8 часовой рабочий день, нежели новички в строительной отрасли.

Именно поэтому, если вы хотите быстро возвести кирпичный дом, выбирайте опытных работников, в противном случае вас ждет хлопотная стройка, что может затянуться не на один месяц.

Роботы-муравьи

Интересную работу с оригинальным подходом к решению проблемы автоматизации процесса строительства из кирпичей ведет группа ученых в Гарвардской школе техники и прикладных наук (SEAS). Вы никогда не задумывались как муравьям удается выстроить свой дом? Ведь у них нет ни центрального руководства, ни общего плана постройки, они даже не распределяют обязанности между собой и не общаются друг с другом, в процессе строительства не знают, в каком состоянии находится в данный момент строящийся объект. Насекомые действуют по принципу, который называется «стигмергия» (stigmergy, «стигмержи» или «муравьиный алгоритм»): особь наблюдает, какие изменения внесли в окружающую среду другие особи и действует, исходя из этого. Муравей просто несет кусок глины или песчинку к месту, куда его нужно уложить, и если это место оказывается уже занятым — несет к следующему. Тысячи маленьких тружеников рождаются и умирают, воды и ветры наносят ущерб постройке, но строительство успешно продолжается, и муравейник растет, не разрушаясь.

Исследователи из Гарварда построили программу TERMES («термиты») на принципах «муравьиного алгоритма», которая позволяет большой группе роботов действовать как колонии муравьев, и получили впечатляющие результаты: на демонстрации группа роботов слаженно возводила сложные трехмерные сооружения. Роботы строили ступени, взбираясь по ним, чтобы продолжать строительство, знали, куда нужно положить очередной кирпич и как его закрепить, следуя простому правилу, согласно которому каждый укладывает кирпич на первое же доступное место, чтобы сооружение росло, при этом не создавая препятствий для соседей и хода строительства, и даже восстанавливали постройку после внезапных изменений в обстановке и ее состоянии (часть постройки нарочно разрушали). Каждый робот участвовал в строительстве параллельно с другими, но не знал при этом, кто из «коллег» и что делает в этот момент. Если робот выходил из строя или должен был покинуть стройку по каким-либо причинам, это не оказывало никакого влияния на других. После постановки первоначальной задачи коллектив роботов больше не требует вмешательства человека в процесс строительства. Одну и ту же программу могут выполнять и пять, и пятьсот роботов.

Исследователи стремились создать систему максимально простую, дешевую и надежную. Бортовые электронные системы управления роботов получились достаточно простыми. У этих бюджетных «роботов-коллективистов» — т. н. «килоботов» имеется всего четыре типа простых датчиков и три привода-актюатора.

Технические возможности системы TERMES пока еще ограничены, но, как утверждают авторы, уже сейчас роботизированная система может выполнять задачи по укладке заграждений из мешков с песком при наводнениях или выполнять несложные строительные работы на Марсе.

Летающие роботы-строители

В отличие от системы TERMES работа других современных роботизированных систем управляется центральным блоком управления-контроллером либо все роботы должны иметь способность общаться друг с другом, согласовывая свои действия.

«Институт динамических систем и управления» (Institute for Dynamic Systems and Control) в Цюрихе (Швейцария) разработал концепцию «Летающих роботов» (Flying Machine Arena), которые можно использовать для возведения построек из кирпичей или блоков в автономном режиме — без вмешательства человека в процесс строительства. Система может управлять разными летательными аппаратами, но были выбраны квадрокоптеры за их маневренность, простоту механического устройства, надежность и прочность, а также способность неподвижно парить в воздухе. Квадрокоптеры оснащены бортовой электронной системой управления, гиродатчиком угловой скорости и акселерометром. Кирпичи удерживаются специальным захватом из трех штифтов с сервоприводом.

От того, насколько точно и надежно будут уложены кирпичи, зависит успех строительства. Исследования показали, что самый точный и надежный способ укладки кирпичей — доставка их по воздуху и укладка без использования силы тяготения. Квадрокоптер подносит кирпич к строению и рассчитывает траекторию, по которой кирпич будет уложен в кладку при заданной скорости. Исследования показали, что чем меньше скорость, с которой кирпич подлетает к кладке (и соответственно слабее удар при укладке), тем больше оказывает влияние на точность траектории турбуленции в воздухе и воздействие силы тяготения. Поэтому предпочтительно укладывать кирпичи с достаточно высокой скоростью, без лишней «осторожности».

Способность группы летательных аппаратов-роботов строить сооружения была продемонстрирована на практике: построена модель в масштабе 1:100 инновационной жилой башни высотой в 600 м со 180-ю этажами и общей площадью в 1,3 млн м2 для проживания 30 000 человек – реальный архитектурный проект «автономного дома будущего» Строительная конструкция высотой 6 м состояла из 1500 блоков-кирпичей. Четыре квадрокоптера возводили ее в течение 4-х дней.

Программа управления контролировала траектории полетов, исключая столкновения машин: перед тем, как квадрокоптер совершит маневр, система резервирует свободное пространство для этого, чтобы на его пути не оказалась другая машина, и система не допускает в зарезервированное пространство другие машины до окончания маневра. Система предотвращает столкновения квардрокоптеров с возводимым строением — т. е. всё пространство, которое занимает башня, считается «зарезервированным» и квадрокоптеры не могут проложить через него маршруты своих полетов.

Система по беспроводной связи управляла операциями захвата и укладки кирпичей и всей динамикой полетов — скоростями и маневрами, позволяла определять количество участвующих в строительстве летающих роботов в каждый конкретный момент и темп укладки кирпичей (кирпичей/час), обновляла информацию о пространственном расположении объектов со скоростью более 200 раз в сек. Это не выглядит слишком много, если учесть, что объекты в этом пространстве могут летать со скоростями быстрее 10 м/сек, т. е. между двумя «картинками» они уже могут переместиться на расстояние свыше 5 см. Система координировала, в какое время машины осуществляли подзарядку аккумуляторов.

Следует отметить, что подобные системы позволяют повысить производительность работы группы роботов и быстро преодолевать возникающие в процессе работы проблемы, но с увеличением количества роботов и территории их деятельности управлять централизованными системами становится все сложнее, а центральный контроллер представляет собой то единственное слабое звено, выход из строя которого нарушит работу сразу всей системы.

FlexBrick

Компания ROB Technologies AG, специализирующаяся на создании программного обеспечения и имеющая отделения в нескольких странах, разрабатывает FlexBrick — пакет компьютерных программ для управления роботизированной укладкой кирпичей в нестандартном порядке — для украшения фасадов зданий, интерьеров и т. п. Роботизированная укладка FlexBrick уже применялась при строительстве ряда зданий и сооружений в Швейцарии, Германии и Великобритании. ROB также разрабатывает промышленную систему по изготовлению деталей кирпичных фасадов для использования роботом, который будет укладывать кирпичи.

Совершенствование системы продолжается.

Роботы-плиточники

Близкими «родственниками» роботов-каменщиков можно считать роботов, выкладывающих плиточные полы. Недавно прототип такого полуавтоматического робота продемонстрировала Future Cities Laboratory (FCL, «Лаборатория городов будущего») в Сингапуре, работавшая совместно с компанией ROB Technologies AG.

Разработчики считают, что промышленные образцы робота-плиточника можно будет выпускать на рынок, когда удастся увеличить производительность машины вчетверо по сравнению с нынешним уровнем.

Источник