Швейцарські та німецькі інженери оснастили крокуючий екскаватор датчиками і алгоритмами, що дозволяють йому автономно рити траншеї заданої форми. Експерименти показали, що точність риття становить близько трьох сантиметрів, розповідають автори статті, представленої на конференції IROS 2019.
Інженери працюють над автоматизацією різних етапів будівництва, в тому числі і над підготовкою будівельного майданчика і викопування траншів. Потенційно автоматизація риття траншей дозволяє збільшити точність і швидкість цього процесу. Однак це завдання пов'язане з кількома технологічними труднощами. Наприклад, одна з них полягає в складності відстеження форми траншеї, тому що звичайні методи створення карти навколишнього простору і визначення місця розташування на ній погано працюють в умовах сильно мінливого оточення.
Інженери під керівництвом Марко Хюттера (Marco Hutter) зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха створили автономний екскаватор, здатний ефективно рити траншеї різних форм. За основу вони взяли серійний екскаватор Menzi Muck M545. Інженери замінили всі гідроциліндри в екскаваторі на інші, що містять датчики зусилля і ступеня розкриття, необхідні для відстеження взаємодії з грунтом.
Крім того, вони оснастили екскаватор датчиками GPS і RTK-приймачами для підвищення точності визначення місця розташування, двома лідарами та інерціальними блоками. Завдяки їм екскаватор може з високою точністю відстежувати своє становище, а також складати динамічну карту ґрунту перед ним.
Ще одна важлива складова проекту полягає в алгоритмах, що складають модель оточення, а також розраховують траєкторію руху ковша. Друга група алгоритмів особливо складна в реалізації, тому що при риття частина ґрунту після підйому ковша неминуче зсипається вниз, і це необхідно враховувати в розрахунках.
Оснастивши екскаватор потрібним обладнанням і алгоритмами, розробники перевірили його роботу, доручивши викопати траншею з трапеціевидним профілем. Після закінчення робіт інженери порівняли об'ємну карту виритої траншеї з моделлю і з'ясували, що середнє відхилення від моделі склало 2,7 3,5 сантиметра при довжині траншеї в кілька метрів, що перевищує точність, отриману іншими розробниками.
Інженери автоматизують й інші етапи будівництва. Наприклад, вже створені роботи, що друкують в парі бетонні конструкції, роботи, що збирають армуючі каркаси для заливки бетоном, і навіть наглядовий робот, який їздить по будівельному майданчику і відстежує коректність виконуваних робіт, порівнюючи параметри споруджуваної будівлі з моделлю.