《自然》：3D打印無人機像蜜蜂一樣工作：在飛行中建造和修復結構
時間：2022-09-22 15:27 來源：量子認知 作者：admin 閱讀：次
發表在《自然》雜志上的一篇重要論文中，倫敦帝國理工學院和瑞士聯邦材料科學與技術實驗室的研究團隊開發出一種3D打印的無人機，可以就像蜜蜂一樣工作，在飛行中一邊飛一邊搞建造和修復結構物。
研究人員說，這項技術已經在實驗室進行了測試，最終可用于在高樓大廈等難以進入或危險的地方進行制造和建設，或幫助災后救援建設。3D打印在建筑業的發展勢頭越來越重要。無論是在現場還是在工廠，靜態和移動機器人都能打印出用于建筑項目的材料，如鋼和混凝土結構。
這種新的3D打印方法使用被稱為無人機的飛行機器人，這些機器人使用集體建筑方法，其靈感來自于蜜蜂和黃蜂等自然建筑者，他們共同創造大型復雜的結構。機群中的無人機被統稱為航空增材制造（Aerial-AM），它們根據單一的藍圖合作工作，在工作中調整其技術。它們在飛行時是完全自主的，但由一個控制器監控，該控制器根據無人機提供的信息檢查進度并在必要時進行干預。
首席作者、帝國理工學院航空系和Empa機器人材料與技術中心的Kovac教授說："我們已經證明，無人機可以自主和協同工作，建造和修復建筑物，至少在實驗室里是這樣。我們的解決方案是可擴展的，將來可以幫助我們在難以到達的地區建造和修復建筑"。Aerial-AM同時使用3D打印和路徑規劃框架，以幫助無人機在建造過程中適應結構的幾何形狀變化。機群由BuilDrones和ScanDrones組成，BuilDrones在飛行過程中沉積材料，而ScanDrones則持續測量BuilDrones的輸出，并告知其下一步的制造步驟。
為了測試這個概念，研究人員開發了四種定制的水泥混合物，供無人機使用。在整個建造過程中，無人機實時評估打印的幾何形狀，并調整其行為，以確保它們符合建造規范，制造精度為5毫米。概念驗證打印包括一個2.05米高72層的圓柱體，采用聚氨酯基泡沫材料，以及一個18厘米高28層的圓柱體，采用定制設計的結構膠凝材料。
該技術為未來在高處或其他難以進入的地方建造和修復結構提供了可能性。接下來，研究人員將與建筑公司合作，驗證這些解決方案，并提供維修和制造能力。Kovac教授說："我們相信，與傳統的人工方法相比，這種無人機隊可以幫助降低未來的建筑成本和風險"。
研究人員說，這項技術已經在實驗室進行了測試，最終可用于在高樓大廈等難以進入或危險的地方進行制造和建設，或幫助災后救援建設。3D打印在建筑業的發展勢頭越來越重要。無論是在現場還是在工廠，靜態和移動機器人都能打印出用于建筑項目的材料，如鋼和混凝土結構。
這種新的3D打印方法使用被稱為無人機的飛行機器人，這些機器人使用集體建筑方法，其靈感來自于蜜蜂和黃蜂等自然建筑者，他們共同創造大型復雜的結構。機群中的無人機被統稱為航空增材制造（Aerial-AM），它們根據單一的藍圖合作工作，在工作中調整其技術。它們在飛行時是完全自主的，但由一個控制器監控，該控制器根據無人機提供的信息檢查進度并在必要時進行干預。
首席作者、帝國理工學院航空系和Empa機器人材料與技術中心的Kovac教授說："我們已經證明，無人機可以自主和協同工作，建造和修復建筑物，至少在實驗室里是這樣。我們的解決方案是可擴展的，將來可以幫助我們在難以到達的地區建造和修復建筑"。Aerial-AM同時使用3D打印和路徑規劃框架，以幫助無人機在建造過程中適應結構的幾何形狀變化。機群由BuilDrones和ScanDrones組成，BuilDrones在飛行過程中沉積材料，而ScanDrones則持續測量BuilDrones的輸出，并告知其下一步的制造步驟。
為了測試這個概念，研究人員開發了四種定制的水泥混合物，供無人機使用。在整個建造過程中，無人機實時評估打印的幾何形狀，并調整其行為，以確保它們符合建造規范，制造精度為5毫米。概念驗證打印包括一個2.05米高72層的圓柱體，采用聚氨酯基泡沫材料，以及一個18厘米高28層的圓柱體，采用定制設計的結構膠凝材料。
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