重建巴黎圣母院?3D打印无人机舰队登Nature封面

2022年09月22日 17:53 次阅读 稿源:新智元 条评论

2019年一场大火烧毁了巴黎圣母院,至今还未开放。今天,英国科学家创建了一个以蜜蜂为灵感的3D打印无人机舰队,或许在未来重建中能够有所帮助。3年前,一场大火摧毁了无数人心中的圣地——巴黎圣母院。那场大火整整烧了14个小时,教堂塔尖在大火中轰然倒塌,如今修复仍在继续。


目前,围绕如何修复、怎样重建其倒塌的尖塔,也一直争议不断。

这个3D打印无人机说不定会帮上一点忙。


今天,伦敦帝国理工学院和欧洲空间局(Empa)研究人员创建了一个以蜜蜂为灵感的3D打印无人机舰队。

整个舰队由2种无人机组成:一个是打印建造的BuilDrones,另一个监督和评估工作的ScanDrones。

它们将用于难以进入或危险地区的建筑建造,还可以帮助灾后救援建设。

最新研究登上了今天的Nature封面。


72层微型小楼造出来了

蜜蜂在筑穴时,其创造性和不可思议之处让我们陷入深思。


正是受到蜜蜂建造巢穴的启发,研究人员便发表了Aerial additive manufacturing with multiple autonomous robots最新研究。


论文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-022-04988-4

研究人员创建的舰队无人机统称为“空中三维打印”(airial-AM) 。它们可以依据一个蓝图协同工作,并在工作过程中随时做出调整。

这些无人机在飞行时完全自主,但也由人工控制器监控,并在必要时进行干预。

论文主要作者称,我们已经证明,至少在实验室中,无人机可以自主协同工作来建造和维修建筑物。


Aial-AM 同时使用了3D 打印和路径规划框架,以帮助无人机在建造过程中适应结构几何形状的变化。

整个舰队包括飞行过程中存放材料的BuilDrones,和质量控制ScanDrones——可持续测量 BuilDrones 的输出,并通知其下一步做什么。


‍为了测试这个概念,研究人员专门开发了4种定制的水泥混合物供无人机建造。

在此,研究人员用了2种材料进行了实验,一种是低密度聚氨酯泡沫塑料。它在干燥时可膨胀25倍,可用作建筑物的绝缘材料。

另一种是更坚固、更精确,是由水泥制成的混合物。

无人机舰队用聚氨酯泡沫材料去建造一个高2.05米圆柱体,有72层。另外,还用定制设计的结构胶凝材料建造了一个18cm的圆柱体,有28层。

如图所示,


整个建造过程中,BuilDrones和ScanDrones交替进行,一层一层地进行打印和调整,直到一个结构的完成。

当BuilDrones碰洒一层材料后,ScanDrones便飞过去检查进度,然后系统计算出BuilDrones应该创建的下一层。

与此同时,监工的ScanDrones还能对已经建造的物体进行纠错。

在整个构建过程中,无人机实时评估打印的几何形状并调整其行为以确保它们符合构建规范,制造精度为5mm。

这项技术为在高楼或其他难以进入的地方建造和修复建筑物提供了未来的可能性。接下来,研究人员将与建筑公司合作,验证解决方案,并提供维修和制造能力。

Kovac教授称,与传统的人工方法相比,我们相信我们的无人机可以帮助降低未来建造的成本和风险。


参考资料:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04988-4

https://techxplore.com/news/2022-09-3d-printed-drones-bees.html

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