在一個(gè)建筑工人的卡車?yán)?，?yīng)該很容易找到釘子槍和切鋸這些建筑工具，但是如果SaaJoki和PetrNovikov成功的話，建筑機(jī)器人將有可能成為下一代強(qiáng)大的建筑必備工具。他們做的東西，是一個(gè)被稱為Minibuilders的全新3D打印建筑機(jī)器人套件，可以像建筑工人那樣3D打印出一間房屋。

在建筑領(lǐng)域里3D打印機(jī)器人并不是什么新鮮事兒，但是這項(xiàng)技術(shù)之前一直停留在概念階段，現(xiàn)在卻能夠在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)了。之前有過很多3D打印建筑機(jī)器人的試驗(yàn)，他們都是利用基于吊架的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以沉淀厚厚的混凝土，最后構(gòu)造出來的不過是一個(gè)差強(qiáng)人意的“避難所”，而那些較為成功的3D打印建筑機(jī)器人又無法構(gòu)造出體積較大的建筑。實(shí)際所需的建筑規(guī)模往往會讓設(shè)計(jì)和制造看上去非常不實(shí)際，而且成本也很高，這些因素都大大限制了可以構(gòu)造的建筑物大小。

Minibots運(yùn)作方式基本上和同類型的無人建筑機(jī)器人一樣，逐層澆筑流體建筑材料。但是它最大的不同，就是可以打印的建筑體積更大，而且設(shè)計(jì)方法也與眾不同。

這套系統(tǒng)的核心是一個(gè)龐大的主部件，有兩個(gè)裝有液化合成大理石的大型圓筒，大理石經(jīng)獨(dú)特的配方制成。氣胎注射筒會通過長長的管子推動材料，那些管子將被安置在一個(gè)建筑工地上，與三個(gè)敏捷的專業(yè)附屬機(jī)器人協(xié)同工作。有些研究人員會覺得自己就像是一個(gè)建筑師，把自己的建筑構(gòu)想通過一個(gè)巨大的獨(dú)立機(jī)器變成現(xiàn)實(shí)，而Minibuilders的團(tuán)隊(duì)扮演角色就像是一個(gè)“包工頭”，在建設(shè)過程中“招募”各相關(guān)領(lǐng)域里的建筑專業(yè)資源。

如何開始構(gòu)建

和構(gòu)建傳統(tǒng)建筑物一樣，建筑流程需要從一個(gè)堅(jiān)實(shí)的地基開始。“地基機(jī)器人（FoundationRobot）”是一臺由Arduino支持的設(shè)備，它還裝配了一個(gè)傳感器，可以沿著地上標(biāo)記的線進(jìn)行工作。建筑師可以在建筑臺上面先勾勒出建筑的輪廓，然后地基機(jī)器人就開始進(jìn)行連續(xù)螺旋式循環(huán)，澆筑好前20層建筑材料。基本上，我們可以把這個(gè)地基機(jī)器人看作是一個(gè)從底層開始堆積建筑材料的“建筑師”。

一旦地基鋪好，建筑工人可以把一個(gè)“抓握機(jī)器人（GripRobot）”緊夾在地基上面，它和地基緊密的粘合在一起，瞬間就能變成從世界上最先進(jìn)的“小鏟刀”。抓握機(jī)器人的噴嘴可以水平移動，使用更多材料在地基基礎(chǔ)上來創(chuàng)造建筑，它還可以在建筑物上面增加動態(tài)紋理。在澆筑一層全新材料的時(shí)候，為了加速材料的干燥固化速度，抓握機(jī)器人還配置了一對加熱器，這對加熱器可以吹出198°F的熱風(fēng)，熱固大理石混合。由于材料堅(jiān)硬，支持在水平方向進(jìn)行擴(kuò)展，因而機(jī)器人可以打印屋頂或其他懸臂結(jié)構(gòu)。

這種建筑方法的主要缺陷就是結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，由于建筑材料都是按照同一方向的軌跡澆筑的，如果有巨大的壓力產(chǎn)生，就可能發(fā)生斷裂的情況。Joki和Novikov解決了這個(gè)問題，他們采用了膠合板，還發(fā)明了另一個(gè)機(jī)器人（據(jù)稱叫真空機(jī)器人），這個(gè)機(jī)器人可以遍歷整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)，然后發(fā)現(xiàn)上面兩臺機(jī)器人工作中沒有做到位的地方，然后加強(qiáng)已打印的材料。最后，借助于這三臺建筑機(jī)器人，一個(gè)只有兩厘米厚的建筑框架變成了一個(gè)堅(jiān)固的建筑物。

團(tuán)隊(duì)努力

“MInibuilders的概念，不僅僅是這三臺機(jī)器人，而是希望讓每一臺建筑機(jī)器人都能夠通過團(tuán)隊(duì)的力量來建造出更大的建筑物，”Joki說道，“我們選擇制造這三臺機(jī)器人，是因?yàn)樗麄兪墙ㄖ^程中必不可少的元素，比如在建筑墻壁和天花板的時(shí)候就需要它們，但是Minibuilders建筑機(jī)器人家族完全可以添加新的機(jī)器人進(jìn)來，實(shí)現(xiàn)多樣化的建筑功能。”

這些原生機(jī)器人給人的印象非常深刻，在這個(gè)項(xiàng)目里面，除了Joki和Novikov兩人之外，還有來自西班牙加泰羅尼亞高等建筑研究院的人員。這個(gè)項(xiàng)目是由俄羅斯的科技孵化器SDVentures提供資金支持的。機(jī)器人架構(gòu)是由開源建筑拼裝玩具ErectorSet提供建造的，固定裝置采用了激光切割塑料，并安置在一個(gè)地方。電機(jī)和滑輪直接則是從一個(gè)電子設(shè)備愛好者的商店里面直接購買的，而代碼是使用可視化編程語言開發(fā)工具Processing開發(fā)的。Minibuliders改進(jìn)了一些硬件和軟件，還為設(shè)計(jì)師匹配了CAD工具。

“我們可以肯定，Minibuilders將在未來建筑機(jī)器人領(lǐng)域里扮演一個(gè)非常重要的角色，我們也將會繼續(xù)這項(xiàng)研究，”Novikov說道，“我們也鼓勵其他研究人員一起探索這一領(lǐng)域，所以，我們與大家分享了Minibuilders機(jī)器人的技術(shù)細(xì)節(jié)文件。”