英國(guó)研究人員聲稱，飛行機(jī)器人可以建造與阿聯(lián)酋哈利法塔或紐約帝國(guó)大廈一樣杰出的摩天大樓，達(dá)到曾經(jīng)被認(rèn)為不可能達(dá)到的高度和位置。

這項(xiàng)研究由倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和布里斯托大學(xué)共同完成，探討了無(wú)人機(jī)如何在半空中自主進(jìn)行材料沉積--這一過(guò)程被稱為空中增材制造（Aerial AM）--標(biāo)志著空中建筑技術(shù)向前邁出了重要一步。

該方法利用空中機(jī)器人完成不受限制的施工任務(wù)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括高空可擴(kuò)展性、進(jìn)入難以到達(dá)的地點(diǎn)以及快速的按需維修。

據(jù)科學(xué)家稱，該技術(shù)旨在通過(guò)使用配備先進(jìn)機(jī)械手的空中機(jī)器人，克服傳統(tǒng)施工方法和地面機(jī)器人技術(shù)的局限性，從而應(yīng)對(duì)全球住房和基礎(chǔ)設(shè)施方面的緊迫挑戰(zhàn)。

DroneHub的測(cè)試墻，配有用于飛行建筑機(jī)器人實(shí)驗(yàn)的模塊化組件

無(wú)人機(jī)建造突破

與傳統(tǒng)的施工方法或地面系統(tǒng)不同，空中機(jī)器人的工作范圍不受限制，能夠在更高的高度進(jìn)行施工，并在傳統(tǒng)方法無(wú)法到達(dá)的復(fù)雜或難以到達(dá)的地形上航行，無(wú)論是在山區(qū)、屋頂、災(zāi)區(qū)，甚至是遙遠(yuǎn)的星球上。

更重要的是，它們不需要固定的建筑工地，可以成群部署，具有極高的靈活性和可擴(kuò)展性。同時(shí)，它們還可以縮短運(yùn)輸距離，減少材料消耗，使建筑工地更加安全。

為了支持這種新興方法，研究人員引入了針對(duì)空中增材制造量身定制的自主框架，解決了飛行協(xié)調(diào)、精確材料沉積和大規(guī)模施工任務(wù)的可擴(kuò)展性等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

布里斯托大學(xué)土木、航空航天和設(shè)計(jì)工程學(xué)院講師、研究報(bào)告合著者 Basaran Bahadir Kocer博士說(shuō)：“盡管取得了令人鼓舞的進(jìn)展，但用于大規(guī)模自主施工的空中機(jī)器人的部署仍處于起步階段，主要障礙包括材料的耐久性、室外環(huán)境的定位系統(tǒng)以及多個(gè)空中單元之間的協(xié)調(diào)?！?/span>

建筑工地上已經(jīng)在使用機(jī)械臂和三維打印龍門架，但它們通常是沉重的地面系統(tǒng)，機(jī)動(dòng)性有限。這些裝置很難在不平坦的地形或高處進(jìn)行作業(yè)，而在這些地方，靈活性至關(guān)重要。

Kocer表示：“要在實(shí)際應(yīng)用中充分釋放空中增材制造的潛力，解決這些挑戰(zhàn)至關(guān)重要。不過(guò)，空中增材制造的早期演示已經(jīng)展示了按需快速維修和模塊化裝配技術(shù)等能力，為各行業(yè)更廣泛地采用這種技術(shù)鋪平了道路?！?/span>

真實(shí)世界試驗(yàn)

這項(xiàng)技術(shù)目前正在瑞士的DroneHub進(jìn)行測(cè)試，它隸屬于瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（EMPA），是首個(gè)在實(shí)驗(yàn)室外對(duì)飛行建筑機(jī)械進(jìn)行實(shí)際測(cè)試的平臺(tái)。

空中機(jī)器人特別適合用于救災(zāi)，尤其是在傳統(tǒng)車輛無(wú)法到達(dá)的洪澇或?yàn)?zāi)區(qū)。它們可以運(yùn)輸建筑材料，自主建造應(yīng)急避難所。它們的潛力還延伸到難以到達(dá)的維修現(xiàn)場(chǎng)，可以檢測(cè)和修復(fù)高層建筑外墻或橋梁上的裂縫--無(wú)需腳手架。

空中機(jī)器人尤其適合用于救災(zāi)，它們可以進(jìn)入地面車輛無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，運(yùn)送物資，建造應(yīng)急避難所，以及在不搭腳手架的情況下對(duì)高層建筑進(jìn)行維修。

空中增材制造主要包括三種類型：模塊化單元構(gòu)建（離散空中增材制造）、采用線性單元的張拉結(jié)構(gòu)（拉伸空中增材制造）以及連續(xù)材料沉積（連續(xù)空中增材制造）

該研究的主要作者、EMPA（瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究院）和EPFL（洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院）可持續(xù)發(fā)展機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的博士研究員Yusuf Furkan Kaya解釋說(shuō)，地面機(jī)器人系統(tǒng)通常重達(dá)數(shù)噸，需要很長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)置，而且運(yùn)行范圍有限。

“另一方面，施工無(wú)人機(jī)輕便、機(jī)動(dòng)、靈活，但到目前為止，它們的技術(shù)準(zhǔn)備水平還很低，"Kaya解釋說(shuō)?！八鼈兩形从糜诠I(yè)目的"。

如果沒(méi)有輕質(zhì)、穩(wěn)定和可加工的材料，這項(xiàng)技術(shù)就無(wú)法充分發(fā)揮其潛力。這也意味著建筑設(shè)計(jì)必須適應(yīng)空中機(jī)器人有限的精度，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。