Otonom ekskavatörün inşa ettiği 6 metre yüksekliğinde kuru taş duvar

 (ethz.ch)
2 puan yazan GN⁺ 2023-11-25 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • ETH Zurich araştırmacıları, otonom ekskavatör HEAP ile tonlarca ağırlıktaki kayaları ve yıkım artıklarını üst üste yerleştirerek 6 m yüksekliğinde, 65 m uzunluğunda bir kuru taş duvar inşa etti
  • Büyük ölçüde el işçiliğine dayanan kuru taş duvar inşasında saha sensörleri ve makine görüşü kullanılarak, malzemeyi tanımadan kavrayıp yerleştirmeye kadar işleri ekskavatörün bizzat yapması sağlandı
  • HEAP, şantiyenin 3D haritasını çıkarıyor ve çevredeki taşlar ile blokların konumunu, yaklaşık ağırlığını ve ağırlık merkezini kaydediyor
  • Yerleştirme algoritması her taşın konumunu belirlediğinde ekskavatör taşı aynen o noktaya koyuyor; tek bir çalışma biriminde 20–30 taş yerleştirebiliyor
  • Sahadaki malzemelerden ve düşük gömülü enerjiye sahip beton plaklardan yararlanan bu yöntem, inşaat sürecinin kaynak verimliliğini artırabilir

Otonom ekskavatör HEAP ile kuru taş duvar inşası

  • ETH Zurich araştırmacıları, otonom ekskavatör HEAP kullanarak 6 m yüksekliğinde, 65 m uzunluğunda bir kuru taş duvar inşa etti
  • Bu duvar, dijital olarak planlanan ve otonom şekilde kazılan bir peyzaj ve park içine yerleştirildi
  • Malzeme olarak tonlarca ağırlıktaki kayalar ve yıkım artıkları kullanıldı
  • Geleneksel kuru taş duvar inşası çok fazla el işçiliği gerektiriyordu

Araştırma ekibi ve proje bağlamı

  • Projede ETH Zurich’ten birden fazla araştırma grubu yer aldı
    • Gramazio Kohler Research
    • Robotics Systems Lab
    • Vision for Robotics Lab
    • Chair of Landscape Architecture
  • Bu tasarım uygulaması NCCR dfab kapsamında geliştirildi

Saha algılama ve malzeme işleme

  • HEAP, sensörler kullanarak şantiyenin 3D haritasını otonom şekilde oluşturuyor
  • Duvarı inşa etmek için gereken mevcut blokları ve taşları sahada bulup konumlarını tespit ediyor
  • Özel araçlar ve makine görüşü yaklaşımları sayesinde çevredeki büyük taşları tarayıp kavrayabiliyor
  • Her taşın yaklaşık ağırlığı ve ağırlık merkezi de birlikte kaydediliyor

Taş yerleştirme algoritması ve iş hacmi

  • Algoritma, her taş için en uygun yerleştirme konumunu belirliyor
  • Ekskavatör, belirlenen konuma taşı doğrudan yerleştirerek duvarı örüyor
  • Otonom ekipman, tek bir çalışma biriminde 20–30 taş yerleştirebiliyor
    • Bu, tek bir teslimatla sağlanabilecek miktara benzer

Kaynak verimli inşaat yöntemi

  • Kuru taş duvarlar, yerel olarak temin edilen malzemeleri kullanabildiği için kaynak verimlidir
  • Düşük gömülü enerjiye sahip beton plaklar gibi malzemeler de kullanılabilir
  • Sahadaki malzemelerden yararlanmak, kayaları ve yıkım artıklarını kuru taş duvar bileşenlerine dönüştürebilir

İlgili makale ve materyaller

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 2023-11-25
Hacker News yorumları

  • Birkaç kez kuru taş duvar örmüş biri olarak, bu başarının etkileyici olduğuna katılıyorum. Taşı nereye, hangi yönde koyacağına karar vermek neredeyse Zen'e yakın bir beceri
    Bir zamanlar taş duvarda kır çiçekleri yetiştirmeye çalışmıştım; her yıl tohum serpsem de ya düşüyor ya da kuşlar yiyordu. Sonra patronum birkaç av tüfeği fişeğine tohum doldurup duvara ateş etti ve sonuç mükemmeldi. Ertesi yıl duvar çiçeklerle kaplandı

    • Bu teknik açıdan şaşırtıcı olmasının yanında, inşaat fiziği açısından da anlamlı olabilir
      Şu anda kayaları parçalamak için enerji harcıyoruz, sonra onları betonla tekrar birleştirmek için yine enerji harcıyoruz. Sonuçta taşları istenen biçim ve dayanımdaki bir yapıya dönüştürmek için, her şeyden önce ucuz olsun diye bunu yapıyoruz
      Bir anda alternatiflerden biri çok daha ucuz hale gelmiş gibi. Henüz tamamlanmış bir aşamada değil ve betonarme, öngerme, konsol gibi şeylerin yerini hemen alması zor; ama büyük ölçekli altyapı veya inşaat mühendisliğinde temel bir termodinamik iyileşme getirme potansiyeli var gibi görünüyor
    • Bir dahaki sefere duvar yapacaksan Cornish hedge denemeye değer. Adının aksine, içinde toprak çekirdeği olan bir kuru taş duvar; eski olanlar genellikle kır çiçekleriyle kaplıdır
      Yapım yöntemi burada: http://www.cornishhedges.co.uk/PDF/building.pdf
    • Bir arkadaşımın evinin bahçesinde bir yamaç vardı; yerel tohum karışımlarını iyi bilen birini tutup hidroseeding yaptırdı ve iyi sonuç aldı
      https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroseeding
      Patronunun yaptığı şeye ne denir bilmiyorum. Tam olarak pyroseeding de değil
    • Tohumların duvara saplanmasına yetecek kadar barut içeren av tüfeği fişeğinin ısı ve basıncına dayanmış olmaları şaşırtıcı

  • İspanya'da, daha özel olarak Katalonya'nın kırsal bölgelerinde Pedra Seca denen bir inşa tekniği var. Kelime anlamı “Dry Stone”; temelde yalnızca taşlarla yapı inşa etme yöntemi. Bugün de çoğunlukla tarım arazilerinde kullanılıyor
    Örnekler şöyle
    https://dd9de8c7b7.cbaul-cdnwnd.com/b5fbcf0e77b7b72ef95acd62...
    https://static1.ara.cat/clip/98e3619e-8dd2-4c0b-828c-254a62e...
    Google araması: https://www.google.com/search?client=safari&sca_esv=58408328...

    • Birleşik Krallık'ta da kuru taş duvar örme çok yaygın. Karmaşık ve günümüzde pahalı bir beceri, ancak düzgün yapılmış bir duvar sıcaklık değişimlerinde taşlar biraz hareket ettiği ve su iyi tahliye olduğu için çatlamaz; bu yüzden 100 yıldan fazla dayanır
      Ayrıca çevreden doğal olarak elde edilen taşların şekline göre duvarın dizilimi ve dokusu değişir, bu da belirgin bir yerel karakter yaratır
      https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_stone#/media/File%3ADry_st...
    • Yakın zamanda Quilmes arkeolojik kentinde, İnka öncesi döneme uzanan benzer yapılar gördüm: https://drive.google.com/drive/folders/1-6DnSeACUPUUskeJJIuB...
      İtalya'da da var; “muretti a secco” diye arayabilirsiniz
    • Mallorca'da da bu teknik hâlâ yaşıyor. Teraslara marjades, duvarların kendisine marges deniyor
      https://ca.wikipedia.org/wiki/Marge
    • Meksika'nın orta kesimlerindeki kırsalda, Zacatecas yakınlarında çok ücra bir toprak yoldan geçerken bu duvarlarla dolu geniş bir bölge görmüştüm. Eskiden bağ gibi bir yerdi sanırım; bu tür duvarları ilk kez görüyordum ve gerçekten çok güzeldi
      Bunun aslında Avrupa'dan gelen bir yöntem olduğunu bilmiyordum

  • Bu, oyunu değiştirebilecek bir teknoloji gibi görünüyor. Çevrede de böyle çok duvar var; bazılarını uzun zaman önce Dalmaçyalı göçmenlerin, bazılarını da Alman savaş esirlerinin yaptığı söyleniyor. Yapımı çok emek istiyor ve yüksek beceri gerektiriyor.
    Bizim arazide de bir heyelandan sonra tepeyi tutmak için yapılmış bir duvar var; ekskavatör kullanan yaşlı, deneyimli bir adam onu gerçekten inanılmaz bir ustalıkla örmüştü.
    Merak ettiğim konu güvenlik. Bu boyutta tek bir taş devrilse bir çocuğu anında öldürebilir; bu yüzden böyle yapılar gerçekten korkutucu. Yeterince yetkin biri tarafından örülen duvar güvenli olur, ama robotun yaptığı da aynı seviyede mi, asıl mesele bu.

    • Stabiliteden endişe ediliyorsa, robot ekskavatör işi bitirdikten sonra püskürtme beton ile beton püskürtülerek güçlendirilebilir. Bunun da yüksek derecede otomatikleştirilip otomatikleştirilemeyeceğini bilmiyorum, ama mevcut robot teknolojisi ile insan operatörlerin birleşimiyle mümkün görünüyor.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Shotcrete
      https://www.geostabilization.com/technology/shotcrete-robot/
      https://dawinvehicles.en.made-in-china.com/product/jBMnaOKdL...
    • İskoçya’yı ziyaret ettiğimde, oradaki kuru taş duvarların dışarıdan bakınca dengesiz göründüğü için koyunların onları itmediğini duymuştum.
      Gerçek mi yoksa bir söylence mi bilmiyorum, ama koyunların sağlam yapıları sezdiğini ve insanların bu duyuyu kandırmayı öğrendiğini düşünmek ilginç.

  • Bu ekibin Gravis Robotics adlı bir spin-off’u var ve oldukça ilginç işler yapıyorlar. Tanıtım videosunda da teknik ayrıntılar yer alıyor.
    https://www.youtube.com/watch?v=yiTIXAAulzI
    https://gravisrobotics.com/

  • Güzel. Çok serbestlik derecesine sahip ağır iş makinelerini insanların kontrol etmesi zor; çok iyi operatörler var ama herkes öyle değil.
    Onlarca yıl önce bile, kuvvet geri bildirimi olan sanal gerçeklik giriş koluna bir bekoyu bağlayan bir düzenek yapılmıştı. Operatör engelleri hissedebiliyor, yalnızca dokunma duyusuyla boruların etrafındaki toprağı kazabiliyordu; ama ürünleşmedi. Sanırım fazla erken bir denemeydi.

    • Kuvvet geri bildirimi, zorlu koşullarda sürekli çalışır halde tutulması gereken, başlı başına çetrefilli bir katman daha eklemek demek.
      Eski ekipmanı güçlü biçimde tercih eden beko operatörleri görmüştüm. Çünkü fazla yeni makinelerde pimler fazla sıkı oluyor ve kullanabilecekleri bir “boşluk” kalmıyor. Dikkatle bakınca, o boşluğun duyusal girdi olarak kullanıldığı ve dikkat ile deneyim varsa gerçek zamanlı geri bildirime dönüştüğü görülüyor.
      Makinenin tamamı bir kuvvet geri bildirim aygıtı. Rahat bir koltukta oturup sadece kolları çekmek değil; farklı yüklere tepki verip her biri kendi sesini çıkaran sistemler bütününün üzerinde oturmak söz konusu.
    • Şu anda operatörler kolun tüm hareketlerini doğrudan kontrol etmek zorunda mı? Bu tür ağır makinelerin operatöre yardımcı olmak için ters kinematik kullandığını belirsiz biçimde varsaymıştım.

  • ETH Zurich, mühendislik okulu olarak epey ünlü. Nedense zihnimde bilgisayar bilimci Edsger Dijkstra ile bağlantılıydı, ama Wiki’ye göre orada hiç bulunmamış.
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/ETH_Zurich
    [2] https://ethz.ch/en.html
    [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Edsger_W._Dijkstra

    • Dijkstra, orada bulunmuş olan Niklaus Wirth ile yakındı.
    • ETHZ gerçekten de oldukça ünlü. Einstein da orada eğitim gördü.
      [1] https://ethz.ch/en/the-eth-zurich/global/events/digitaler-ei...
    • ETHZ ile ilişkili olan ya da geçmişte ilişkili olmuş araştırmacıların aldığı Nobel Ödülü sayısı 22.

  • https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abp9758
    https://youtu.be/P7wmotyKgXc

  • İyi bir sonuç. Yakında çıkacak çok modlu tabanlı modeller sayesinde yetenekleri giderek artan çok daha fazla robot göreceğiz. Önümüzdeki sadece 5 yıl geçse bile robotik dünyası çok farklı olacak gibi
    Birkaç duyuru var
    Çin’in planı: “…China aims to be ready to mass-produce humanoids by 2025.”
    https://www.therobotreport.com/china-plans-to-mass-produce-h...
    Tesla Robot: “…it would be low cost and available to the public sometime between 2025 and 2027. ” https://builtin.com/robotics/tesla-robot

    • Bu iki duyuruyu da ciddi bir süzgeçten geçirerek dinlemek gerekir. Paylaştığın makalenin kendisi de Tesla robotunun gerçek ilerlemesine karşı oldukça şüpheci; Çin basın bültenleri de çoğu zaman bilgi vermekten çok içeride mesaj vermeye yönelik olduğu için fazla derin anlam çıkarmamak lazım
      Her hâlükârda onlardan çok daha ileride olan şirketler de var. Boston Dynamics’in çok etkileyici birkaç robotu var, ama hâlâ tüketici teknolojisinden uzaklar. Bu tür hareketleri gerçekleştirmek için gereken fiziksel güç, bir arıza ya da hata olduğunda çevredekiler için çok tehlikeli; sonuçta bunlar ağır makineler
      Hareket kontrolü çok daha iyi olan hayvanlar ya da insanlar bile bazen birinin ayağına basmak veya dönerken yanındakine çarpmak gibi kazara yaralanmalara neden oluyor. Yüzlerce kg’lık bir makinenin hareketini yanlış tahmin edip tüm ağırlığıyla ayağına bastığını hayal etmek yeterli

  • Birinin bunu bir web kamerasına bağlayıp insanların gerçek dünyada Minecraft oynamasını sağlamasına daha kaç on yıl var merak ediyorum

    • Sigorta sektöründe çalışan biri olarak beklememeni tavsiye ederim

  • Tüm taşları tararlarsa taşları daha iyi oturtabileceklerini düşünüyorum. İnka tarzı taş duvar beklemiyorum ama buna dikkat edecek şekilde programlanırsa daha sıkı bir duvar yapabilir gibi

    • İnka tarzı duvarlar çok daha “kolay” sayılır
      Taşları dik açıya yakın biçimde yontup yüzeyleri uydurmak çok emek ister; delme, kama kullanma ve hassas keskiyle son işlem de gerekir. Ama bir kez istifleme aşamasına gelince iş tuğla örmeye indirgenir; bu da robotlarla zaten çözülmüş ve HN’ye de düşmüştü
      Geleneksel kuru taş duvarlar, tarlayı temizlerken taşları kaldırma ve çok taşlı, açıkta kalan tarlalarda rüzgârı azaltmak için taşları üst üste koyma pratiğinden gelişti
      Verilen şekliyle, ya da sadece çok sınırlı ön arama ve yeniden sıralama kuyruğuyla istifleyip dengelemek çok daha zor bir problem; bu yüzden bu çalışma etkileyici
    • Baştan tüm taşlara sahip olup onları tarayarak duvarın tamamını planlayabiliyorsan mümkün olabilir. Ama mevcut yöntemde taşlar teker teker getiriliyor ve yalnızca bir yerin en üst sırasına konabiliyor
      Geometri rastgele olduğu için, bu tür örnekleme ve yerleştirme yöntemiyle sıkı bir uyumu güvenilir biçimde beklemek zor görünüyor