研究人员使用一组移动机器人来3D打印大型结构

研究人员使用一组移动机器人来3D打印大型结构

3D打印机非常擅长创建足够小的对象,使其能够放入打印机托盘中。然而,如果有人想要创建一个大型对象,他们要么被迫找到一个足够大的打印机来容纳作业,要么打印成可以稍后组装的碎片。为了解决这个问题,新加坡南洋理工大学的一组研究人员通过在移动平台上使用机器人手臂直接在现场打印,完全消除了打印机的尺寸限制。



作为概念证明,该团队创建了一个原型,可以打印“单个混凝土结构[使用]两个同时运行的移动机器人。这种3D打印方法的最大优点是,通过前面的机械手臂,该系统摆脱了更为传统的3D打印机的特殊约束。机器人可以四处移动并定义自己的构建体积。虽然打印物体的高度仍然受到机器人手臂伸展的限制,但在长度和宽度方面,它们仍然比其他系统具有更大的灵活性。然而,这也可以通过工业规模的机器人来克服,事实上,该团队已经考虑通过将它们放在剪叉式升降机上来扩展机器人臂的范围。

另一个优点是它们可以非常高效,因为你可以使用更多的机器人进行更大的打印作业,每个机器人同时处理不同的部件。 “除了提高打印品的整体速度外,拥有多个机器人还意味着你可以制造更坚固,更复杂的结构,因为你不会遇到试图将湿混凝土与两个部件相交的干混凝土粘合的问题,”研究人员称。

下面的视频是一个非常早期的概念证明。这种特殊结构的构建体积为186 x 46 x 13 cm,仅需7分50秒即可完成。在视频中,两个机器人由相机阵列引导,但在打印时它们不会移动。来自NTU的Cuong Pham说这是他们系统的限制,他们仍在努力解决。 Pham表示,“让机器人在移动时进行打印需要更高的底座定位精度 - 大约1毫米 - 以确保各层的位置正确。”他们还将考虑添加机载障碍(和人类)检测,以提高机器人的自主权。



这种机器人群的3D打印机将有很多有用的应用程序,但研究人员想象他们的设备被用于建筑,特别是在偏远或危险区域。他们写道:“使用一系列移动机器人进行建设可能会在其他非传统方面具有极大的潜力。” “其中一个应用是允许在难以到达的偏远地区(如地下洞穴,月球或火星)进行自动化施工,对于现有的水泥材料印刷方法而言,不方便甚至无法使用其他类型的机器“。

他们的研究发表在《建筑自动化》(Automation in Construction)杂志上,题为《移动机器人团队大规模3D打印》(large 3D Printing by a Team of Mobile Robots)。

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