Технология кирпичной кладки | Возведение стен из кирпича своими руками

• Главная
• Строим дом
• Своими руками
• Стены

Конструкция из кирпичей, выложенных в определенном порядке и соединенных между собой посредством специального раствора, называется кирпичной кладкой.

Материал

Чтобы создать кладку применяют один из видов рядового строительного кирпича:

• керамический (выполненный путем обжига в печи глины и ее смесей),
• силикатный (выполненный на основе извести и песка).

Следует отметить, что кирпич может быть:

• полнотелым (цельным),
• пустотелым (обладает сквозными либо закрытыми щелями).

Полнотелые кирпичи применяют в основном для обустройства цоколей и фундаментов с целью максимально равномерного распределения нагрузки. В сравнении с полнотелыми кирпичами пустотелые аналоги обладают гораздо лучшими теплоизоляционными свойствами. Из-за этого их принято использовать для возведения стен зданий.

Каждый кирпич фиксируется в кладке посредством цементного раствора, вымешанного из:

• цемента,
• песка,
• воды.

Инструменты

В работе с кирпичом вам нужны будут следующие инструменты:

• Кельма – лопатка шириной 30см, оснащенная изогнутой ручкой. Служит для работы с растворами – ею разравнивают и заполняют швы, удаляют излишки состава.
• Молоток-кирочка – стальная тяжелая головка, предназначенная для откалывания кусков кирпича, для его обтесывания. С одной стороны инструмента расположен тупой боек, с другой – острая лопатка.
• Расшивка – инструмент, предназначенный для расчистки, а также заглаживания швов кладки.
• Отвес – груз, привязанный к шнуру. Предназначается для определения вертикальности конструкции.
• Правило – металлическая либо деревянная рейка, предназначенная для замера гладкости лицевой кладки.
• Уровень – инструмент, предназначенный для проверки горизонтальности.
• Порядовка – рейка из древесины, предназначенная для разметки кладки. Обладает засечками, расположенными через каждые 77мм (сумма толщины кирпича и толщины шва).
• Шнур-причалка – служит в качестве ориентира горизонтальности расположения кирпичей, а также равномерности толщины швов.

Кладка сплошная

Данный вид кирпичной кладки подразумевает создание монолитной конструкции, в которой кирпичи помещены по периметру короткой (тычком) либо длинной (ложком) стороной. При сплошной кирпичной кладке может быть употреблена система многорядной (на пять ложковых рядов один тычковый) либо однорядный (ложковый и тычковый ряды чередуют попеременно).

Необходимо учитывать, что выполнение перевязки требует значительного числа кирпичей с размером три четверти – ими перекрываются поперечные вертикальные швы.

Кладка облегченная

Применяют, как правило, в малоэтажном строительстве. Облегченная кирпичная кладка – это две стенки, стоящие параллельно одна другой, а пространство между ними заполнено каким-либо наполнителем (плитным утеплителем, легким бетоном либо др.).

Кладка армированная

Армированной кирпичной кладкой называют такую кладку, при которой в швах между кирпичами располагают арматурную теску либо прутья.

Основы технологии кирпичной кладки

1. Кирпичи предварительно помещают в воду, дают им некоторое время, чтоб они хорошенько намокли.
2. При помощи шнура-причалки и порядовки (для наружной кладочной «версты») устанавливают первый кирпичный ряд.
3. Затем посредством кельмы укладывают раствор, аккуратно заполняют швы.
4. Проверяют горизонтальность, а также вертикальность кладки (используют уровень, отвес, правило).
5. Наносят следующий слой раствора, повторяют операцию. Когда требуется, укладывают кирпич тычком либо ложком.
6. Помните о расшивке швов. Через некоторое время после того, как будет уложен ряд (раствор должен еще сохранять податливость) зачищают швы посредством расшивки.

Видео. Как правильно класть кирпич. Как сделать идеальные швы!

Видео. Кирпичная кладка методом вприсык

Статьи о стенах в загородных домах

• Возведение стен каркасного дома
• Конструкция каркасной стены
• Расчет материалов для стен каркасного дома
• Способы перевязки швов кирпичной кладки
• Кладка из кирпича своими руками
• Кладка кирпичей и блоков – важный нюанс
• Кирпичи или блоки для стен – что лучше?
• Способы кирпичной кладки
• Делим кирпич на части
• Сооружаем стены из камня
• Как выполнять кладку из бутового камня?
• Стены из газосиликатных блоков
• Возведение стен из экологически чистых материалов
• Возведение стен из арболита
• Технология возведения рубленого дома
• Выдержка и сушка деревянного дома
• Возведение дома из деревянного кирпича
• Способы защиты древесины от грибка
• Облицовочный материал – клинкерная плитка
• Отделка дома сайдингом
• Выбираем цвет для окраски фасада
• Готовим мастику и грунтовку
• Красим стены или клеим обои?
• Поклейка бамбуковых обоев
• Поклейка виниловых обоев
• Поклейка жидких обоев
• Поклейка пробковых обоев
• Поклейка флизелиновых обоев
• Поклейка широких обоев
• Поклейка обоев встык
• Поклейка обоев на гипсокартон
• Поклейка обоев под покраску
• Поклейка обоев на побелку, краску, штукатурку
• Поклейка обоев в углах
• Клеят ли обои на обои?
• Клеим обои зимой
• назад в раздел “Строительство дома своими руками”

Технология кладки стен из кирпича

Оглавление:

• Разновидности кирпича как строительного материала
• Положительные и отрицательные стороны кирпичной кладки
• Необходимые инструменты
• Виды строительной кладки
• Основные методы кладки кирпича
• Основные требования к раствору для клади кирпича
• Технологический процесс кладки стен

На сегодняшний день кладка стен из кирпича пользуется огромной популярностью.

И все из-за того, что именно кирпич считается наиболее проверенным и благонадежным строительным материалом. Ведь с его помощью возводятся уникальные и надежные конструкции зданий на долгие века.

Кирпичная кладка должна быть выполнена качественно, чтобы строение прослужило долгое время.

Конечно же, для того чтобы работать с таким строительным материалом, как кирпич необходимо иметь достаточно высокий уровень квалификации. Ведь технология кладки стен на основе кирпича весьма сложна и имеет массу нюансов, которые известны только профессионалу своего дела. Поэтому, естественно, не стоит думать, что обычное руководство по кладке кирпича сделает из вас высокопрофессионального работника. Здесь необходим опыт. Но! Помочь разобраться в таком весьма сложном понятии, как кирпичная кладка стен, вполне реально.

Разновидности кирпича как строительного материала

В строительстве существует две разновидности кирпича. Это керамический (глиняный) кирпич, который имеет слегка красноватый или даже оранжевый оттенок, и силикатный аналог белого цвета.

Что касательно стандартов, то разделяют:

Схема кладки кирпича вприжим.

• одинарный кирпич, размер 250х120х65 мм,
• утолщенный кирпич, размер 250х120х88 мм.

Хотя первый вариант считается общепринятым стандартом и является наиболее популярным материалом в процессе возведения стен. Относительно весовой характеристики кирпич бывает:

1. Пустотелым или, другими словами, облегченным, что обладает уникальной возможностью значительно облегчать воздействие веса стройматериала на фундамент. Но, с другой стороны, несколько уменьшается толщина стены и теплопроводность.
2. Полнотелым, который полностью противоположен предыдущего аналогу.

Положительные и отрицательные стороны кирпичной кладки

Схема кладки кирпича впритык.

Для начала стоит понимать, что стены из керамического и силикатного кирпича имеют свои особенности и характеристики.

Глиняный кирпич, особенно если он пустотелый, значительно лучше своего силикатного аналога. Ведь в этом случае возможно значительно упростить процесс кладки стены из кирпича, и даже получить значительно выше уровень теплоизоляции помещения. Учитывая тот факт, что кирпичи бывают разных габаритов, можно спокойно утверждать, чем больше размеры строительного материала, тем меньше придется использовать раствора, поэтому можно сэкономить.

Силикатный кирпич обладает возможностью активно впитывать в себя влагу. Поэтому помещения, стены которого были выполнены по технологии кирпичной кладки, будут значительно влажнее. Большая плотность этого стройматериала влияет также на теплосбережение, поэтому тепло сохранятся долго не будет.

Что касается выполнения перегородок из кирпича, то их лучше всего делать толщиной в полкирпича. Но минусом использования силикатного кирпича считается то, что его вес заставляет возводить массивный фундамент. При этом не стоит спешить производить отделочные работы в таком доме. Лучше всего подождать усадки возведенного кирпичного дома и только потом приступать к наведению красоты в помещениях.

Необходимые инструменты

Кирпичная кладка обязательно нуждается в использовании специального комплекта инструментов. Самым важным элементом организации технологии кладки конструкции стены считается кельма, часто называемая среди строителей мастерком. Для отбивания кирпича стоит приобрести молоток-кирку. А для того чтобы сделать максимально ровный и аккуратный шов, необходимо использовать расшивку, что несколько напоминает стамеску. Ни один процесс кирпичной кладки невозможно представить без раствора, который считается связующим звеном между каждой отдельной единицей такого строительного материала, как кирпич. Поэтому обязательно применение бетономешалки или же специального строительного перфоратора с миксером. Если же необходимо обеспечить ровную горизонталь кирпичной кладки на большом расстоянии, то можно использовать гидроуровень.

Схема особенностей кирпичной кладки столбов, углов и стен.

Технология кладки стен предполагает постоянный контроль качества производимой работы. Для этого стоит использовать следующий перечень инструментов и материалов:

1. Уровень, который помогает держать контроль за горизонтальностью конструкции стены.
2. Отвес, что следит за вертикальностью стены.
3. Шнур, благодаря которому можно ориентироваться во время кладки кирпича.
4. Правило применяется для постоянного контролирования кирпичной кладки с наружной стороны здания.
5. Порядовка, которая по большей мере считается дополнительным инструментом для контроля толщины шва и количества рядов в кладке. Она надежно прикрепляется к поверхности возводимой стены в начале процесса кладки и снимается только после полного завершения строительных работ.

Виды строительной кладки

Учитывая систему перевязки швов, бывают:

• однорядная,
• многорядная,
• трехрядная.

Обращая внимание на заполнение кладки, подразделяется на:

Порядок кладки кирпича в один ряд.

• сплошную,
• облегченную.

В зависимости от толщины конструкции стены, кирпичная кладка делится на:

• полкирпича,
• кирпич,
• полтора кирпича,
• два кирпича,
• два с половиной кирпича.

Основные методы кладки кирпича

Сегодня технология кладки стен подразумевает несколько методов: вприжим, впритык и впритык с подрезкой. Для того чтобы выбрать наиболее приемлемый вариант кладки, стоит учитывать массу факторов. К примеру, обратить внимание на характеристики кладочного раствора и состояние кирпича, на то, какое время года за окном и каковы погодные условия, как будут производиться облицовочные работы с лицевой стороны конструкции стены и многое другое.

Схема цепной кладки кирпичной стены.

В любом случае перед тем как приступить к кладке стен из кирпича, стоит замочить кирпич. Это делается, для того чтобы устранить втягивание воды и влаги с раствора. А непосредственно кирпичная кладка обязана выполняться равномерным образом по периметру сооружения так, чтобы нагрузка на основу фундамента была максимально одинаковой.

Наиболее часто строители используют кладку впритык. При этом кладочный раствор нельзя делать очень густым и стоит равномерно распределять по всей поверхности стены. Для производства вертикального шва по краю стены надо установить специальную небольшую грядку, в средине которой толщина раствора не должна превышать 3 см. Каждый отдельный кирпич стоит укладывать плашмя и под небольшим наклоном так, чтобы расстояние между кирпичом и ранее уложенной единицей равнялось 8-10 см.

В процессе такого метода кладки кирпича перед его ребром получается значительное накопление раствора. Именно его можно легко распределить по вертикальному и горизонтальному шву. Затем остатки кладочного раствора аккуратно подбираются кельмой и прикрепляются к его грани по вертикальной стороне. В том случае когда приходится использовать для кладки стен из кирпича тычковый или же ложковый вариант строительного материала, лучше всего прибегнуть к использованию метода кладки вприжим. При этом необходимо организовать расшивку стены и заколотить тугой раствор для кладки.

Для того чтобы устранить возможность образования утолщений, необходимо раствор укладывать с отступом от стены на 10-15 см. А для получения лучшего эффекта необходимо каждую отдельную единицу кирпича класть на постель и аккуратно прижимать полотном кельмы. А после ее резко убрать, оставив строго зафиксированный раствор между гранями по вертикалям близ расположенных кирпичей. Оставшиеся излишки кладочного кирпича стоит убрать кельмой. После чего получится кирпичная кладка с полной заполненностью швов.

Основные требования к раствору для клади кирпича

Важно! Для того чтобы технология кладки стены из кирпича соблюдалась по всем параметрам, надо не только приготовить кирпич и комплект специальных инструментов, но и сделать связующую смесь кладочный раствор. Без которого кладка кирпича будет невозможна.

Виды кладки кирпича.

Раствор состоит из определенного количества цементного раствора и строительного песка. Последний обязательно подлежит тщательному просеиванию. При этом именно от соотношения этих основополагающих компонентов будут зависеть пластичные свойства готового раствора и его подвижность, поэтому кладочный раствор будет не таким подвижным, когда в него добавят много цемента.

Иногда можно также встретить цементно-известковый и цементно-глиняный вариант раствора для кладки стены из кирпича. Эти рецепты позволяют создать значительно подвижный раствор, который подходит для определенного метода кладки. Ведь работать с таким видом раствора значительно удобней. Но он уместен не во всех случаях. Для того чтобы определить свойство подвижности кладочного раствора, рекомендуется использовать эмпирический метод. При этом стоит взять специальный эталонный конус, представленный в виде металлической модели с черточками, и по глубине погружения просмотреть пластичность полученного раствора.

Технологический процесс кладки стен

Инструменты для кирпичной кладки.

Возведение каждой стены надо организовывать с процесса создания углов желаемой конструкции. Для чего рекомендуется заняться обозначением границы будущих стен по внешней стороне и выводом углов.

К примеру, создайте П-образные конструкции в районе каждого отдельного угла и натяните между ними толстый шнурок. Именно он сможет служить обозначением внешней границы кладки конструкции стены. При этом особое внимание стоит обратить на прямоту углов. Они просто обязаны быть абсолютно прямыми и одинаковыми по размеру. По этим шнурам определяется угол наружной версты, который обязательным образом должен иметь одинаковый и равномерный шов по горизонтали. Поэтому для организации хороших стен из кирпича стоит прибегнуть к применению порядовки.

Порядовка выполнена в виде деревянного бруска, на котором отмечены специальные пометки (деления). Они позволят узнать толщины самого кирпича и его швов, в данном случае по горизонтали. Также можно для этой цели применять и металлический профиль. Здесь все зависит непосредственно от вашего предпочтения и наличия подручных средств. Для значительного усиления кладки стены необходимо все швы по вертикали перекрывать выше расположенными единицами кирпичей. При этом каждые последующие 6 слоев кирпичной кладки подлежат армированию с помощью армирующей сетки. После завершения технологии возведения первого угла стены необходимо приступить к созданию последующих. Но при этом все они обязаны находиться на одном уровне. Чтобы достичь подобного результата, необходимо использовать гидроуровень.

Только потом можно приступать к кладке стены по всему периметру помещения. Сначала рекомендуется натянуть специальный шнур для контроля укладки первого ряда. Через 1-2 ряда слоя стоит задуматься о создании ее внутреннего аналога. Пространство между этими вновь возведенными кладками стоит обязательно чем-то заполнить. Это может быть тот же кирпич или утеплитель. Такое пространство строители называют забутовкой. Ни в коем случае нельзя пренебрегать расшивкой швов как по горизонтали, так и по вертикали. При этом есть небольшой нюанс. Так, если в дальнейшем поверхность стены будут штукатурить, то расшивка необязательна. Ведь это просто будет тратой времени. Необходимо не заполнять полностью шов, около 1 см, для создания наилучшего эффекта от сцепления.

Важно! Обязательно обращайте внимание на то, что незаконченную кирпичную кладку необходимо обезопасить от атмосферных осадков и по завершении очередного этапа работ накрывать пленкой.

Ведь могут появиться огромные вызолы.

Итак, следуя вышеизложенным рекомендациям, можно значительно повысить уровень своих знаний в вопросе кирпичной кладки стены и даже попробовать произвести такие работы своими силами, поскольку технология кладки стен из кирпича теперь для вас понятный вопрос и как ее поэтапно выполнять вы уже знаете.

Технология кладки кирпичных перемычек – Кирпич в Ростове-на-Дону. ДонСтройКомплект

Основные типы перемычек облицовочной кладки

Горизонтальная кладка	Кладка на ребро внутрь
Вертикальная кладка	Вертикальная кладка в полтора кирпича
Комбинированная кладка	Комбинированная кладка в полтора кирпича

Горизонтальная кладка

Самым простым типом кладки для перемычек является горизонтальная кладка.

Она ничем не отличается от остального фасада. Основным условием является то, что кирпич первого ряда должен быть полнотелым. Выполнение этого условия обеспечит красоту, законченность перемычки со всех сторон: и с фасада, и снизу.

Перемычка состоит минимум из трех горизонтальных рядов кирпичной облицовочной кладки на традиционном растворе.

В каждый вертикальный шов первого ряда кладки заводят хомуты BAUT SK 50-40.

В каждом втором вертикальном шве второго ряда — хомуты BAUT SU 50-45.

В горизонтальных швах между первым и вторым, вторым и третьим рядами кладки по всей длине перемычки и за ее пределами в обе стороны, располагается арматура Murfor RND/Z-50.

 

Арматура Murfor RND/Z-50	Хомут BAUT SK 50-40	Хомут BAUT SU 50-45

 

Монтаж горизонтальной перемычки до 2 метров

1. Сооружение опалубки	2. Хомуты SK 50-40 в каждом вертикальном шве первого ряда	3. Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках
4. Арматура выходит за грани проёма не менее 250 мм в обе стороны	5. Второй ряд кладки	6. Монтаж хомутов SU 50-45
7. Хомуты SU 50-45 в каждом втором вертикальном шве второго ряда	8. Арматура Murfor RND/Z-50 во втором ряду кладки. Далее по высоте 1 арматура каждые 300…500 мм	9. Опалубка снимается через 2 недели

Монтажная инструкция: Хомуты для горизонтальной кладки

Горизонтальная кладка.

Конструктивное решение проёма до 2 м

Кладка на ребро

Кладка на ребро выполняется под углом 90° к фасаду. Это является большим преимуществом, так как позволяет скрыть находящийся за облицовочной кладкой слой утеплителя.

В зависимости от толщины этого слоя, нижний ряд кирпича может быть выдвинут из плоскости фасада, выделяя перемычку не только рисунком, но и рельефом.

Перемычка состоит минимум из трех рядов облицовочной кирпичной кладки на традиционном растворе, первый из которых уложен на ребро перпендикулярно несущей стене, а два других — горизонтально.

Хомуты SKK 50-65 располагаются в растворе, в каждом втором вертикальном шве первого ряда кладки.

В каждом втором вертикальном шве второго ряда монтируются хомуты SU 50-45.

Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках и выходит за грани проема не менее 250 мм в обе стороны.

 

Арматура Murfor RND/Z-50	Хомут BAUT SKK 50-65	Хомут BAUT SU 50-45

 

Монтаж кладки на ребро внутрь до 2 метров

1. Сооружение опалубки	2. Хомуты SKК 50-65 располагаются в растворе, в каждом втором вертикальном шве первого ряда кладки	3. Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках
4. Арматура выходит за грани проёма не менее 250 мм в обе стороны	5. В каждом втором вертикальном шве второго ряда монтируются хомуты SU 50-45	6. Арматура Murfor RND/Z-50 во втором ряду кладки. Далее по высоте 1 арматура каждые 300…500 мм
7. Опалубка демонтируется через 2 недели	8. Кирпичная перемычка в плоскости фасада	9. Кирпичная перемычка с выступом из плоскости фасада (обрамление проема)

Внимание! В отличие от хомутов SK, имеющих фиксированное местоположение на кирпиче, хомуты SKK такой фиксации не имеют. Выбирая местоположение хомута SKK на кирпиче можно добиться перемычки в плоскости фасада или с различной величиной выступа.

Монтажная инструкция Хомуты для кладки на ребро внутрь

Кладка на ребро внутрь. Конструктивное решение проёма до 2 м

Вертикальная кладка

Самым распространенным типом кладки перемычек является вертикальная кладка. В этом случае кирпич может быть как полнотелым, так и пустотелым.

Иногда, для достижения большего эффекта, первые 2 ряда кладки над проемом выполняются вертикально. Сочетание горизонтальной кладки фасада с вертикальной — один из излюбленных архитектурных приемов.

Часто кладка перемычек в один, два или три ряда служит началом целого пояса вертикальной кладки.

Разновидностью вертикальной кладки является кладка перемычки в полтора кирпича. Чередование горизонтальных швов в перемычке создает интересный, запоминающийся рисунок.

При монтаже вертикальной перемычки используются хомуты SK 50-170 или SK 50-270 и SU 50-45.

Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках и выходит за грани проема не менее 250 мм в обе стороны.

 

Арматура Murfor RND/Z-50	Хомут BAUT SK 50-170	Хомут BAUT SU 50-45

 

Монтаж кладки на ребро внутрь до 2 метров

1. Сооружение опалубки	2. На опалубке расставляются кирпичи. Расположение кирпичей отмечается на опалубке	3. Хомуты SK 50-170 располагаются в растворе, в каждом втором вертикальном шве первого ряда кладки
4. Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках	5. Арматура выходит за грани проема не менее 250 мм в обе стороны	6. В каждом втором вертикальном шве второго ряда монтируются хомуты SU 50-45.
7. Арматура Murfor RND/Z-50 во втором ряду кладки. Далее по высоте 1 арматура каждые 300…500 мм	8. Опалубка демонтируется через 2 недели

Монтажная инструкция: Хомуты для вертикальной кладки

Вертикальная кладка. Конструктивное решение проёма до 2 м

Комбинированная кладка

Комбинированная перемычка — классический тип кирпичной перемычки, заключающийся в чередовании полного кирпича и двух одинаковых половинок.

Единственным важным условием при выборе комбинированной кладки, являются размеры кирпича. Они должны быть 2:1, например, 250×120×65. Также должно быть соблюдено важное правило: начинаться и заканчиваться перемычка должна вертикальным расположением кирпича.

Разновидностью комбинированной кладки является комбинированная кладка в полтора кирпича. Сочетание высоты перемычки с глубиной, придает фасаду большую объемность и монументальность.

При монтаже комбинированной перемычки используются хомуты SKК 50-170 или SKК 50-270 совместно с хомутом SU 50-45.

Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках и выходит за грани проема не менее 250 мм в обе стороны.

 

Арматура Murfor RND/Z-50	Хомут BAUT SKK 50-170	Хомут BAUT SU 50-45

 

Монтаж комбинированной кладки до 2 метров

1. Сооружение опалубки	2. Чередование кирпичей	3. Хомуты SKК 50-170 располагаются в растворе, в каждом втором вертикальном шве первого ряда кладки
4. Арматура Murfor RND/Z-50 заводится в пазы на хомутиках	5. Арматура выходит за грани проема не менее 250 мм в обе стороны	6. В каждом втором вертикальном шве второго ряда монтируются хомуты SU 50-45.
7. Арматура Murfor RND/Z-50 во втором ряду кладки. Далее по высоте 1 арматура каждые 300…500 мм	8. Опалубка демонтируется через 2 недели

Монтажная инструкция: Хомуты для комбинированной кладки

Роботы-каменщики в строительстве – Конструктор

🕑 Время чтения: 1 минута

Время чтения: 5 минут

Кирпич — один из древнейших строительных материалов, датируемый 7000 г. до н.э. для сушки на солнце и 3500 г. до н.э. для кирпича. первые обожженные блоки. Традиционный процесс кладки кирпича включает в себя распределение раствора, размещение кирпича и сглаживание излишков раствора мастерком, и, к сожалению, на сегодняшний день этот процесс не претерпел значительных изменений.

Более того, низкая производительность труда является одной из основных проблем в строительной отрасли, а производительность труда, в частности, неуклонно снижается уже на протяжении десятилетий.

Найти квалифицированных рабочих, особенно каменщиков и каменщиков, в наши дни стало довольно сложно. Согласно опросу, проведенному Национальной ассоциацией домостроителей, почти две трети подрядчиков по кладке кирпича испытывают трудности с поиском квалифицированных рабочих.

Состав:

• Эволюция роботов-каменщиков
• SAM100
• HADRIAN X
• Advantages of Robotic Bricklayer
• Disavantages of Robotic Bricklayer

The Evolution of Bricklaying Robots  

In 2014, British Pathé rediscovered Motor Mason from its newsreel archive and uploaded the footage. Motor Mason — это механический каменщик, разработанный еще в середине 1960-х годов. Утверждалось, что он позволяет класть кирпичи в 5-10 раз быстрее, чем обычный метод, и общественность рассматривала его как решение проблемы нехватки жилья.

Рисунок-1: Эволюция роботов-каменщиков

Мотор Mason был установлен на рельсе, параллельном стене, вдоль которого он сначала заливал раствор и быстро вставлял отдельные кирпичные блоки. Через несколько лет Motor Mason внезапно исчезла из строительной отрасли, оставив за собой тайну своего исчезновения.

В 2015 году компания Construction Robotics представила на мероприятии World of Concrete первого современного робота-каменщика, известного как SAM100 (Semi-Automated Mason). SAM100 повышает производительность в три-пять раз, но физически не был принят из-за социальных соображений, таких как безопасность рабочей силы и качество работы.

Через несколько лет после выпуска австралийская компания Fastbrick Robotics выпустила автоматизированный каменнокладочный станок Hadrian X. Этот технологически продвинутый робот обладает рядом новых характеристик.

SAM100

Натан Подкаминер и Скотт Питерс основали Construction Robotics в 2007 году, чтобы ускорить процесс строительства с помощью робототехники и автоматизации. После нескольких лет экспериментов и неудач они разработали робота под названием SAM.

SAM100 был первым автоматизированным роботом-каменщиком, доступным для коммерческого использования при строительстве каменной кладки на месте. Он работает в сотрудничестве с обученными каменщиками. Один каменщик должен маневрировать, загружать его кирпичами и раствором, а другой каменщик необходим для маскировки стенных связей, удаления излишков раствора и укладки кирпичей в углах или других труднодоступных местах.

Рисунок-2: Строительство кирпичной кладки с помощью SAM100

SAM100 состоит из следующих компонентов :

1. Гигантский манипулятор с несколькими шарнирами
2. Лазерный глаз для определения глубины и расстояний, необходимых для размещения каждого кирпичного блока
3. Пара шестов слева и справа от рабочей зоны
4. Автоматизированное производство, созданное для картирования задание
5. Панель управления

В SAM100 встроено несколько датчиков для измерения и отслеживания скорости, углов наклона, ориентации, температуры снаружи и внутри помещения, влажности, часов работы, GPS, безопасности и многого другого. Он также может измерять осадку и качество раствора.

HADRIAN X

Hadrian X управляет автоматической загрузкой, резкой, маршрутизацией и размещением кирпичей; он использует САПР для выполнения сквозной кирпичной кладки. Он построен из стали, алюминия и композитных материалов из углеродного волокна. Hadrian X управляется сетью компьютеров, камер видеонаблюдения, серводвигателей и лазерного трекера, который отслеживает его позицию укладки.

Рисунок-3: Кладка кирпича роботом HADRIAN X

Hadrian X использует промышленный клей вместо традиционного раствора, что увеличивает прочность конструкции в 4-5 раз. Это также повысит тепловую и акустическую эффективность здания до 70%. Использование клея сокращает время сборки, так как время схватывания значительно меньше по сравнению с цементным раствором.

Порядок работы Hadrian X следующий: :

1. 3D-модель здания создается с помощью специального программного обеспечения
2. Данные вводятся в Hadrian X
3. Машина печатает структуру шаг за шагом, как 3D-принтер
4. Эта машина также включает в себя всю резку и фрезеровку кирпичей для электрических и сантехнических работ, поэтому готовая конструкция готова к монтажу в течение нескольких дней
5. Также предусмотрены проемы для дверей и окон

Преимущества робота-каменщика

1. Робот-каменщик может укладывать до 3000 кирпичей в день, что сокращает общую продолжительность проекта.
2. Робот-каменщик неутомим; ему не нужны перерывы.
3. Робот-каменщик продолжает работать, пока у него достаточно топлива, раствора и кирпича, что значительно повышает производительность и эффективность.
4. Сокращает трудозатраты до 50%.
5. Робот-каменщик сокращает объем физического труда, позволяя ему работать безопаснее, с меньшей усталостью и меньшим риском получения травм.
6. Общее качество выравнивания стен можно улучшить с помощью робота-каменщика.
7. Робот-каменщик исключительно хорошо выравнивает кирпичи по вертикали.
8. Робот-каменщик может решить проблему нехватки рабочей силы.

Недостатки роботов-каменщиков

1. Роботизированные машины стоят дорого.
2. Для эффективной работы на машине требуется надлежащее обучение.
3. Установка и регулировка машины на месте — трудоемкий процесс.
4. Для работы робота требуется топливо, которое влияет на окружающую среду.

Технологии прошли долгий путь от Motor Mason до других автоматизированных роботов-каменщиков. В настоящее время машины для кладки кирпича используют как САПР, так и технологии отслеживания данных, чтобы сделать здания более производительными, безопасными и устойчивыми, чем раньше. Мы можем ожидать, что каменная кладка и автоматизация строительства будут претерпевать дальнейшие преобразования, поскольку эти технологии продолжают развиваться и находят более широкое применение.

Подробнее

Eelume: змееподобный робот для обслуживания подводной инфраструктуры | Видео Внутри

Гефест: Фасадный строительный робот | Видео изнутри

Рои самособирающихся роботов для строительства мостов и зданий: будущее строительства

Где роботы-каменщики?

Изучая строительство, вы неизменно обнаруживаете, что любая новая или новаторская идея на самом деле опробовалась снова и снова, часто на протяжении десятилетий. Одной из таких новых, но на самом деле старых идей является идея механического каменщика, машины для автоматизации возведения каменных стен.

Привлекательность этой идеи очевидна: каменное строительство почти идеально подходит для механизации [0]. Это чрезвычайно повторяющийся процесс — строительство каменного здания требует установки десятков или сотен тысяч кирпичей или блоков, каждый из которых (почти) идентичен, каждый установлен одинаково. Не похоже, чтобы это требовало физически сложных движений — на каждый кирпич наносится слой раствора, и он просто укладывается на место рядом с предыдущим. И поскольку каждый шов кирпича и раствора имеет одинаковый размер, размещение почти детерминировано – каждый кирпич находится на одном и том же фиксированном расстоянии от предыдущего.

Кроме того, каменная кладка, особенно кирпичная кладка, является одной из самых тяжелых строительных работ, так как требует много часов непрерывного перемещения чрезвычайно тяжелых предметов. В целом каменная кладка кажется идеальным кандидатом на задачу, которую можно передать машине, и люди пытаются это сделать уже более 100 лет.

Кирпичный станок Джона Томпсона 1904 г.

Первые попытки машинной кладки относятся к началу века — мы можем найти патенты, выданные для механических каменщиков в 189 г.9, 1904 и 1924, все разными людьми (некоторые из них работали над своей идеей годами — Джон Томпсон, получивший патент 1904 года, имел дополнительные патенты в 1918 и 1926 годах). Эти машины (теоретически) должны были проходить вдоль верхней части стены, наносить слой раствора и класть кирпичи по одному. Эти машины ничего не чувствовали об окружающей среде и не измеряли, куда нужно положить кирпич — они просто выдавливали слой раствора и механически укладывали кирпичи через равные промежутки времени. Неясно, сколько из этих машин когда-либо вышло за рамки чертежной доски, но по крайней мере одна из них (Джона Найта) использовалась для возведения кирпичной стены, которая предположительно стоит до сих пор.

Эта же концепция будет появляться несколько раз в течение следующих нескольких десятилетий – можно найти патенты на аналогичные машины, выпущенные в 60-х и 70-х годах. Это видео 1967 года «Motor Mason» показывает один из них в действии — это не так уж сильно отличается от усилий начала 1900-х годов:

Эти попытки механических каменщиков так и не вышли далеко за пределы демонстрационной сцены и никогда не нашли какой-либо коммерческой реализации. успех.

Начиная с конца 1980-х и начала 90-х годов мы начинаем видеть попытки механизировать каменную кладку на основе роботов-манипуляторов. В отличие от предыдущих машин, которые были чисто механическими, эти машины имели компонент обработки информации. Вместо того, чтобы бездумно повторять одни и те же движения, эти руки будут сочетать роботизированную руку с высокой степенью свободы с датчиками и системами управления, чтобы «видеть» кирпич, видеть, куда ему нужно идти, и намеренно брать его и помещать туда.

Схема системы ROCCO через IAARC

Какое-то время это было целой областью академических исследований — мы можем найти примеры у Slocum 1988, Lehiten 1989, Rihani 1996, Altobelli 1993, Pritschow 1996, SMAS в Японии и система РОККО. Но, несмотря на все затраченные усилия, эти попытки имели примерно такой же успех, как и предыдущие, чисто механические каменные машины. Большинство из них не прошли уровень технических описаний («вот как вы МОЖЕТЕ построить каменного робота»), некоторые достигли уровня прототипов, но, по сути, дальше этого продвинуться не удалось. По крайней мере, один исследователь сдался, заявив, что строительные роботы общего назначения в обозримом будущем невозможны. Единственный пример системы, которую я могу найти, , возможно, , использовалась в производстве Multistone 8000, немецкой системы, которая могла с помощью человека автоматически собирать каменные стеновые панели в заводских условиях.

С годами важность каменной кладки как строительной технологии в развитых странах снизилась, а вместе с ней и интерес к ее автоматизации. В отличие от 3D-печати бетона, где предпринимались десятки попыток разработать технологию, я могу найти лишь несколько текущих попыток автоматизации каменной кладки.

Hadrian X, через FBR

Наиболее продвинутой из них является система Hadrian от Fastbrick Robotics. Адриан использует полую стрелу, прикрепленную к грузовику, по которой перевозятся каменные блоки (что-то вроде бетононасоса). Когда блок достигает конца стрелы, на него наносится промышленный клей (вместо обычного раствора) и захватывается манипулятором, который устанавливает его в правильное положение.

Вылет этой стрелы в сочетании с ее креплением к транспортному средству означает, что у Hadrian гораздо меньше ограничений в отношении размещения блоков, чем у других механизированных систем каменной кладки. Он способен размещать блоки в узких коридорах или сложных углах, а Адриан может построить все стены небольшого здания всего за несколько движений машины. Адриан в настоящее время может установить около 200 блоков в час, но они стремятся сделать 1000 блоков в час или больше (блоки, которые он устанавливает, отличаются от кладки блоков, используемой в США, но в США каменщики могут установить где-то в около 400 блоков в день).

Hadrian находится в разработке с 2006 года и только недавно начал использоваться на коммерческих стройплощадках — на данный момент они построили блочные стены для 3 или 4 зданий в Австралии. Похоже, что у них как у компании были некоторые трудности (что неудивительно для аппаратной системы, которая разрабатывалась более 15 лет), и в 2020 году у них было довольно серьезное увольнение. Но за последние несколько несколько месяцев велась медленная струйка проектов, созданных с использованием системы.

Но самая коммерчески успешная механизированная система каменной кладки, которую я знаю, — это SAM, полуавтономная каменщик. SAM — это робот-каменщик, созданный Construction Robotics и используемый в коммерческих проектах с 2015 года. В отличие от Hadrian, который укладывает блоки, SAM укладывает обычные глиняные кирпичи — он состоит из манипулятора робота, дозатора раствора и конвейерной ленты, прикрепленных к колесное шасси. Рука робота захватывает кирпич, наносит на него слой раствора и размещает его на стене на основе внутренней «карты кирпичей», указывающей расположение каждого кирпича, который необходимо установить. Как только кирпич находится на месте, он повторяет процесс, перемещаясь вперед и назад по мере возведения стены (для установки кирпичей на концах стены требуются люди-каменщики). SAM имеет ряд датчиков, компенсирующих движение платформы и обеспечивающих размещение кирпичей на одном уровне, и может работать с кирпичами всех размеров (хотя он не будет строить стены из блоков CMU). Он крепится к передвижным лесам, которые постепенно поднимаются по мере возведения стены.

СЭМ, через Youtube

Как и у Адриана, у СЭМ тоже были проблемы. Он может хорошо работать на очень длинных участках стены, но на коротких стенах ему трудно превзойти людей-каменщиков. Он не может сгибать углы и не может отделывать швы кладки. В лучшем случае он укладывает кирпич примерно в 5 раз быстрее, чем человек, но требует, чтобы каменщики следовали за ним, чтобы очищать швы и время от времени выравнивать кирпичи, а техник на месте занимался решением технических проблем. Книга, написанная о разработке SAM, документирует одну проблему за другой и заканчивается тем, что они пытаются найти для нее покупателей. Рекламные материалы на веб-сайте Construction Robotics предполагают, что это больше не является их основным направлением — больше внимания уделяется их другому продукту, MULE.

Помимо Сэма и Адриана, на разных стадиях разработки находятся еще несколько механических каменщиков. Индийская компания Craftsmac совсем недавно анонсировала робота-каменщика, используемого для возведения стен CMU. Он чем-то похож на SAM, колесное шасси с установленной на нем роботизированной рукой, конвейером и растворосмесителем. В этой британской системе для роботизированной укладки кирпича используется портальная система, установленная на гусеничном ходу, которая позволяет выполнять повороты и устраняет проблему перемещения робота с этажа на этаж (в обмен на время и затраты на сборку системы заранее). ). ROB использует готовый робот-манипулятор для создания разнообразных каменных панелей (хотя, похоже, он не может работать с раствором). Вы также видите случайные академические усилия. В целом список усилий в этой области довольно короткий.

Одной из областей, в которой мы видим некоторый коммерческий успех механической кладки кирпича, являются кирпичные дороги. Различные компании предлагают машины, которые могут «печатать» участок дороги из кирпича. Как мы видели ранее, дорожное строительство немного легче механизировать, чем строительство зданий.

Roadprinter, через Youtube

Немного другая категория машин, предназначенных для повышения производительности каменной кладки, — это то, что я называю «помощниками каменщика». Это машины, предназначенные для помощи в физическом подъеме блока (они, кажется, чаще используются для блока, чем для кирпича) и снятия нагрузки с каменщика, при этом позволяя каменщику манипулировать блоком в положение 9.0003

Помощники каменщиков датируются как минимум 1994 годом, когда военные экспериментировали с MAMA, помощником каменщика с мехатронной поддержкой. Он состоял из захвата, прикрепленного к гусеничной стреле. Каменщик мог использовать захват, чтобы переместить блок на место, не поднимая его физически. С тех пор несколько компаний разработали вариации идеи захвата на стреле – Layher Balance, Rimatem и Assistance System Steinherr – это лишь некоторые из тех, о которых я могу найти записи. Единственная подобная система, которая, как я знаю, в настоящее время продается, — это MULE, продаваемая Construction Robotics (похоже, они добились гораздо большего успеха с ней, чем с SAM).

The Layher Balancer, via Bock 2015

Но наиболее интересной из этих вспомогательных систем для кладки может быть экзоскелет, разрабатываемый компанией FRACO и выпущенный только в прошлом году. Он был адаптирован из модели, разработанной для военных, и имеет различные пассивные и активные подъемные механизмы, предназначенные для снижения нагрузки на мышцы каменщика при манипулировании блоками.

Экзоскелет FRACO, через Masonry Magazine

Конечно, машина, помогающая перемещать тяжелые предметы, не совсем революционна — комментатор статьи о производительности сельского хозяйства указал, что одним из самых важных достижений в производительности каменной кладки был телескопический погрузчик, что избавило от необходимости вручную перемещать поддоны с блоками на место на рабочей площадке.

Каменная кладка казалась идеальным кандидатом для механизации, но сотня лет ограниченного успеха предполагает, что в ней есть некий аспект, который не позволяет машине легко это делать. Это делает его интересным кейсом, так как помогает определить именно , где механизация становится затруднительной – что отличает кладку кирпича от, скажем, забивания гвоздя, так что последний почти полностью механизирован, а первый почти полностью ручной ?

Похоже, здесь действуют несколько факторов. Во-первых, кирпич или блок не просто кладут на твердую поверхность, а кладут поверх тонкого слоя раствора, который представляет собой смесь воды, песка и вяжущего вещества. Миномет обладает сложными физическими свойствами — это неньютоновская жидкость, и ее вязкость увеличивается при перемещении или встряхивании. Это затрудняет применение чисто механическим, детерминистическим способом (а также, вероятно, затрудняет для каменщиков объяснение того, что они делают — наблюдая за тем, как они укладывают раствор, вы можете увидеть множество сложных маленьких движений, и раствор ведет себя в некотором роде). странные не совсем ликвидные, но и не совсем твердые способы). А поскольку раствор представляет собой материал, смешанный на строительной площадке, его свойства будут варьироваться от партии к партии.

Машины для каменной кладки постоянно боролись с раствором в кладке; многие из них просто игнорировали аспект проблемы. Академические исследования конца 80-х и начала 90-х годов часто основывались на использовании стен без раствора, стеновых систем, не требующих швов на растворе (таких как кладка с поверхностным склеиванием), или альтернативных растворов, которые вели себя немного более предсказуемо (что и закончил Адриан). до использования). В своей статье 1996 года Притшоу прямо говорит, что пытаться решить проблему обращения с строительным раствором слишком сложно. Люди, которые выяснили, как надежно наносить раствор, все еще не могут сделать чистый растворный шов – они просто намазывают раствор там, требуя, чтобы рабочие следовали за ним и очищали его. В некотором смысле усилия, подобные SAM, в этом отношении не сильно отличаются от 50-летнего Motor Mason.

Растворные швы усложняют установку блоков. В то время как гвоздомет может приложить усилие к гвоздю и каждый раз получать достаточно однородный результат (а если и не может, то не критично – гвоздь все равно будет работать, если его забить немного наискосок), установка блока на слой поля- смешанная неньютоновская жидкость не так снисходительна. Без некоторой обратной связи от окружающей среды (измерение ровности установленного блока) трудно быть уверенным, что стена строится ровно. Люди-каменщики постоянно проверяют ровность своих блоков веревками или полевыми уровнями, чтобы убедиться, что стена остается ровной по мере ее возведения, и при необходимости вносят небольшие коррективы; механическому каменщику нужно каким-то образом делать то же самое. SAM, кажется, ПОЧТИ решил эту проблему, но время от времени все еще нужны рабочие, следующие за ними, чтобы коснуться уровня блоков.

Это одна из основных вещей, которая отличает забивание гвоздя от установки блока – необходимость внесения корректировок на основе обратной связи с окружающей средой. Такие вещи, как гвоздезабивные пистолеты, циркулярные пилы и другие электроинструменты, в каком-то смысле больше похожи на помощников каменщика — они выполняют какую-то чисто физическую задачу, оставляя всю работу по обработке информации и точному размещению в руках человека. Гвоздомет не отвечает за определение того, куда должен вбить гвоздь, и за перемещение себя в нужное положение — он просто выполняет физическую задачу по забиванию гвоздя.

История фрезерных и фрезерных станков предлагает поучительную параллель. Первые были разработаны в конце 1800-х — начале 1900-х годов, а возможность программного управления ими появилась в конце 40-х — начале 50-х годов. Но только недавно у нас появилась возможность включать обратную связь в режиме реального времени, что позволило использовать такие продукты, как Shaper Origin (портативный маршрутизатор, который автоматически корректирует движения человека). Надежная реакция машины на окружающую среду остается сложной проблемой, даже если машина физически способен на это.

Происхождение формирователя, через ShaperTools

Есть также несколько других вспомогательных проблем, усложняющих каменную кладку: их быстрее , так как сила увеличивается с ускорением).

В США кирпичные стены возводятся с большим количеством арматуры, с которой было бы сложно справиться простой блочной машиной (на проектах Адриана арматура устанавливалась вручную)

Из соображений неприятия риска трудно привлечь подрядчиков к работе с вашей технологией [1]. В удивительно откровенном видео от Construction Robotics подробно рассказывается о том, как сложно было убедить конкретного клиента использовать их систему, а в книге о компании рассказывается о многих более сложных продажах.

На этот вопрос сложно ответить. По сути, кажется, что это зависит от того, как выглядит прогресс в робототехнике, программном обеспечении, компьютерном зрении и других технологиях (которые я буду объединять как «автоматизацию»).

При всех своих трудностях каменная кладка была более успешно автоматизирована, чем другие строительные системы – это одна из немногих систем, где коммерческие роботы для ее строительства действительно доступны на рынке для общего пользования. Таким образом, прогресс в технологии автоматизации может принести наибольшую пользу каменному строительству, поскольку оно, возможно, продвинулось дальше всех. Если бы автоматизированные системы каменной кладки стали меньше, быстрее, могли бы легче обрабатывать углы и завершать швы, это могло бы начать выглядеть как очень привлекательная система.

Однако это вполне может быть сценарий «Прилив поднимает все лодки» — передовые технологии автоматизации могут быть легко применены и к другим строительным системам (деревянным, стальным и т. д.). Возникает вопрос о том, как выглядят кривые относительного улучшения — что становится лучше быстрее всего, как долго это остается верным?

Блоки довольно тяжелые, а это означает, что машины для их манипулирования, скорее всего, всегда будут дороже, чем машины для манипулирования более легкой строительной системой. И даже большие блоки по отдельности составляют малую часть общего здания. Таким образом, автоматизированные системы каменной кладки могут оказаться более дорогими и иметь более низкую производительность, чем другие типы зданий. Мы могли бы увидеть ситуацию, когда есть небольшой промежуток времени, когда автоматизированная кладка становится чрезвычайно популярной/конкурентоспособной, но затем быстро затмевается, поскольку технология адаптируется к другим строительным системам.

[0] – Есть, грубо говоря, два разных вида каменной кладки. Кирпичная кладка, выполненная из глиняных кирпичей, и бетонная кладка (КМУ, или блоки бетонной кладки), изготовленная из пустотелых бетонных блоков. Кирпичная кладка в США в первом приближении носит чисто декоративный характер и не выдерживает веса здания. В качестве несущей конструкции используется блочная кладка.

[1] — В книге SAM подробно описано несколько случаев каскадных сбоев, вызванных изменениями процессов. На одной работе SAM не может класть кирпичи, потому что стена не раскреплена, а платформа для кладки кирпича намного тяжелее тех, к которым привыкла фирма, а сила крепления стены недостаточна. Весь проект тормозится. В другом проекте SAM замедляется из-за того, что каменщики неожиданно меняют размер кирпичей, что вынуждает их воссоздавать карту кирпичей, используемую для программирования машины.

Свяжитесь со мной!

Электронная почта: [email protected]

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/brian-potter-6a082150/

Робот для каменной кладки обеспечивает автоматизацию строительной площадки 900

• Десятилетия создания робота-каменщика меняют строительную отрасль.
• Hadrian X способен укладывать блок (специально разработанный строительный материал, в 12 раз больше стандартного кирпича) каждые 45–50 секунд.
• Преимущества робота-каменщика включают повышение эффективности и сокращение отходов, поскольку специальное программное обеспечение и алгоритмы позволяют использовать единый источник данных для оценки затрат.

Кирпич – один из древнейших строительных материалов, датируемый 7000 г. до н.э. для закаленных на солнце разновидностей и 3500 г. до н.э. для первых блоков, обожженных в печи. Он также является одним из самых универсальных, используемых для современных форм «абстрактной меноры» и потрясающих арок. Даже метод укладки кирпича — распределение раствора, установка кирпича и сглаживание излишков раствора кельмой — оставался неизменным на протяжении тысячелетий.

Теперь одна компания стремится расширить эту тысячелетнюю традицию с помощью технологий. Австралийская строительно-технологическая компания FBR (ранее Fastbrick Robotics) разработала Hadrian X, робота-каменщика (названного в честь римского императора, возводившего стены), который может выполнять свою работу без вмешательства человека.

Hadrian X может работать без вмешательства человека. Предоставлено ФБР.

Преимущества робота-каменщика

Эта технология может обеспечить широкомасштабные преимущества, включая решение проблемы нехватки жилья во всем мире. «Не хватает людей, чтобы строить дома достаточно быстро», — говорит Стив Пьерц, директор по инновациям FBR. «Нам нужно автоматизировать процесс посредством массового строительства, и это один из способов, которым это можно сделать». Пьерц также видит возможность восстановления после стихийных бедствий. «Я представляю, как флот этих роботов быстро возводит жилые дома в районах стихийных бедствий», — говорит он.

Точность Hadrian X также может повысить эффективность, в результате чего дома можно строить быстрее и дешевле, чем традиционными методами. А Hadrian X продвигает подход бережливого строительства, при котором производительность увеличивается, а отходы сокращаются. «Мы берем данные из одного источника и оттуда узнаем количество блоков и необходимое количество клея с учетом схемы укладки», — говорит Саймон Амос, директор по строительным технологиям в FBR. «Таким образом, вы заранее полностью информированы о том, какие потери будут, если таковые будут».

Как работает робот-каменщик Hadrian X

Hadrian X выглядит как обычный автокран, но собран из сложных компонентов: системы управления, системы доставки блоков и системы динамической стабилизации. Объединение этих систем оживляет Hadrian X. Как только блоки загружаются в машину, она идентифицирует каждый из них и решает, куда он пойдет. Машина также может разрезать блоки на четверти, половинки или три четверти, когда это необходимо, и хранить их для последующего использования. Затем эти блоки подаются в систему транспортировки стрелы и транспортируются к укладочной головке, которая укладывает блоки на основе логики и шаблона, запрограммированного в машине.

«Волшебство происходит с непрофессионалами, — говорит Пьерц. «Таким образом, даже при ветре и вибрации, сотрясающей всю стрелу, она удерживает этот блок, компенсируя сотни раз в секунду, чтобы удерживать этот блок в точном месте».

Крупный план Адриана X, укладывающего кирпичи. Предоставлено ФБР.

«Мозги» и оборудование Hadrian X

Робот Hadrian X создавался более десяти лет. Первоначальная идея динамически стабилизированного робота возникла в 1994, но только в 2005 году основатель и технический директор FBR Марк Пивак создал первый прототип. Когда в 2008 году разразился мировой финансовый кризис, производство предшественника Hadrian X, Hadrian 105, остановилось. Проект возобновился в 2014 году в условиях более сильной экономики, строительного бума и нехватки рабочей силы для каменщиков и каменщиков. К 2016 году началась разработка следующей итерации, Hadrian X.

Система управления робота — это его «мозг». Используя декартовы координаты и параметрический дизайн, запатентованное программное обеспечение FBR преобразует структуру стены, смоделированную в САПР, в метаданные кирпича с известными координатами каждого кирпича. Затем программное обеспечение использует метаданные для размещения блоков в определенном шаблоне вложения и с помощью алгоритма определяет, как укладывать блоки в соответствии с шаблоном и другими параметрами, такими как размер укладочной головки робота и способ его захвата. блоки.

Для стеновой системы Hadrian X компания FBR разработала собственные блоки и геометрию блоков. «Понятие блока основано на том, что человек держит кирпич и укладывает его с определенной скоростью», — говорит Амос. «Мы изменили его, чтобы он подходил для робота». Блоки Hadrian X были оптимизированы для обеспечения одинаковой толщины стенок. Они в 12 раз больше стандартного кирпича, что обеспечивает максимальную скорость укладки; Hadrian X способен укладывать один блок каждые 45–55 секунд. FBR использует специальный клей, который схватывается быстрее и держится прочнее, чем традиционный раствор.

Тестирование при проектировании упругого строительного робота

Для реальной рабочей механики машины Пивак использовал свой опыт в аэронавтике, машиностроении, робототехнике и математике для разработки запатентованной технологии динамической стабилизации (DST). DST обеспечивает точное позиционирование блоков на больших расстояниях в трехмерном пространстве, противодействуя влиянию ветра, вибрации и других факторов окружающей среды, чтобы удерживать блоки в их точном местоположении. Эта устойчивость позволяет устанавливать Hadrian X на другие основания, включая баржи, лодки, краны и гусеницы, а также использовать его для кладки кирпича на других объектах.

Сотрудник FBR Козимо Сантелла проводит испытания на динамическую устойчивость. Предоставлено ФБР.

«Задача состоит в том, чтобы все эти системы работали вместе — чтобы они были хорошо скоординированы, чтобы между всеми модулями внутри робота была четкая хореография, и чтобы мы могли четко управлять всеми экологическими проблемами, возникающими вокруг грязной, опасной строительной площадки. “, – говорит Амос.

Чтобы решить эти проблемы, компоненты Hadrian X были тщательно протестированы, и каждый этап тестирования приносил уроки и улучшения. В ноябре 2018 года компания Hadrian X построила свой дом площадью 180 квадратных метров за три дня. Следующим шагом были испытания на открытом воздухе во время пика палящего лета в Австралии в феврале 2019 года..

«Мы сделали внешнюю сборку, чтобы собрать данные и попытаться понять влияние окружающей среды, когда мы подвергали нашего робота воздействию высоких температур», — говорит Амос. «Многое из этого было связано с тем, чтобы по-настоящему бросить вызов роботу: поставить его на довольно агрессивную, враждебную кривую ветра и температуры и посмотреть, что он сделал».

Майк Пивак (слева) и Марк Пивак осматривают оборудование. Предоставлено ФБР.

Global Partnerships Highlight Desire for Construction Automation

FBR уже готовится к глобальному будущему Hadrian X. Компания подписала соглашение с GP Vivienda — жилищным подразделением Grupo GP, одной из крупнейших строительных компаний Мексики — для изучения пилотных программ в страна. Фирма также подписала меморандум о взаимопонимании с Королевством Саудовская Аравия для обсуждения проекта строительства 50 000 новых домов. Еще одно партнерство заключено с Wienerberger, австрийским производителем глиняных блоков, для создания оптимизированных глиняных блоков для Hadrian X и планирования пилотного проекта в Европе.

Вернувшись домой в Австралию, компания FBR заключила партнерское соглашение с Brickworks, крупным поставщиком строительных материалов, для предоставления услуги «Стена как услуга» по всей стране. В рамках программы «Стена как услуга» компания Brickworks будет поставлять специальные бетонные блоки для робота-каменщика FBR для возведения стен, уделяя особое внимание жилым проектам.