Научная статья на тему 'Анализ существующих конструкций роботов для 3D-печати зданий'

Анализ существующих конструкций роботов для 3D-печати зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
201
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗD-ПРИНТЕР / РОБОТ / СТРОИТЕЛЬСТВО / КУПОЛ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ронжин М.В.

В данной статье проанализированы существующие кинематические схемы роботов, предназначенных для строительной 3D-печати. Выявлена и обоснована необходимость применения методов строительной 3D-печати к зданиям куполообразной формы. В ходе анализа выявлено, что на сегодняшний момент робота, способного печатать здание куполообразной формы не существует. Установлено, что для разработки такого робота за прототип следует брать робота, работающего в сферической системе координат.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYSIS OF 3D PRINTERS DESIGN FOR CONSTRUCTION

This article analyzes the existing kinematic schemes of construction 3D-printers. 3D-printing should be applied to dome-shaped buildings. The 3D-printers which can print dome-shape buildings does not exist now. Such 3D-printer should be designed with spherical coordinate system

Текст научной работы на тему «Анализ существующих конструкций роботов для 3D-печати зданий»

1. Скорректировать состав сырьевой муки для снижения коэффициента обжигаемости.

2. Перераспределить объемы расхода газа между печью и декарбонизатором.

3. Удлинить высокотемпературную зону печи в связи с низкой подготовкой материала в декарбо-низаторе.

4. Снизить объем подаваемого первичного воздуха через горелку до увеличения температуры в зоне спекания.

5. Исключить кольцеобразование за высокотемпературной зоной обжига печи.

6. Наладить режим горения горелочного устройства.

7. С целью контроля объема расхода воздуха через горелочное устройство провести расчет характеристик зависимости объема расхода воздуха от температуры и давления.

8. Провести техническую ревизию шиберов дымососа и подачи первичного воздуха в отходящем газоходе. Провести синхронизацию частоты вращения дымососа с объемом расхода воздуха.

9. Установить контроль по потерям при прокаливании на циклонных теплообменниках, декарбо-низаторе и за обрезом печи с целью контроля подготовки материала.

Литература

1. www.uzsm.uz Акционерная компания «Узстройматериалы».

2. Одамов У.О., Муратов О.Б., Юсупов Д.Т. Анализ результатов энергетического обследования (энергоаудит) на предприятиях цементной промышленности. Проблемы энерго-и ресурсосбережения. 2015. - №4 стр.39-44.

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ РОБОТОВ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ ЗДАНИЙ

Ронжин М.В.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Томск

ANALYSIS OF 3D PRINTERS DESIGN FOR CONSTRUCTION

Rongin M.

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics

Tomsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье проанализированы существующие кинематические схемы роботов, предназначенных для строительной 3D-печати. Выявлена и обоснована необходимость применения методов строительной 3D-печати к зданиям куполообразной формы. В ходе анализа выявлено, что на сегодняшний момент робота, способного печатать здание куполообразной формы не существует. Установлено, что для разработки такого робота за прототип следует брать робота, работающего в сферической системе координат.

ABSTRACT

This article analyzes the existing kinematic schemes of construction 3D-printers. 3D-printing should be applied to dome-shaped buildings. The 3D-printers which can print dome-shape buildings does not exist now. Such 3D-printer should be designed with spherical coordinate system.

Ключевые слова: ЗD-принтер, робот, строительство, купол

Keywords: 3D-printer, robot, construction, dome

В настоящее время в связи с появлением новых цифровых технологий становятся возможными коренные изменения в самой консервативной отрасли хозяйства - строительной.

Количество населения на планете растет, а значит растет и потребность в жилье, растет потребность в зданиях промышленного назначения, а также в связи с возобновлением интереса к мировой космической программе - зданий специального назначения: для размещения на поверхности космических тел и в жестких климатических условиях, где строительство при помощи традиционных методов невозможно или затруднительно.

Сегодня строительная отрасль во всем мире использует человеческий труд, зачастую неквалифицированный. В условиях такого труда человек подвергается воздействию негативных условий (шум, загрязнения, риск получения увечий). Такой

характер труда полностью отвечает критериям необходимости внедрения робототехники.

В информационных источниках [1] указано, что наиболее оптимальной формой здания является купол (рис. 1). Основные характеристики зданий куполообразной формы по исследованиям Бакмин-стера Фуллера

1. Легкость купольной конструкции не требует дополнительных затрат на дорогостоящий мощный фундамент.

2. Возможность многочисленного остекления, которая не повлияет на прочностные характеристики.

3. При строительстве купольного здания расходуется строительных материалов на 30-40% меньше, чем при строительстве обычного прямоугольного той же полезной площади (помимо эко-

номии на фундаменте, здание купол не имеет несущих стен, что опять же эко-номически выгодно при его строительстве).

4. Высокая сейсмоустойчивость и прочность конструкции сферической формы.

5. Разрушение даже 40% частей сферической конструкции не приведет к обрушению всего геокупола.

6. Равномерное распределение нагрузок по всей поверхности геодезического купола, приводит

к отсутствию опасных зон для человека внутри купольного здания.

7. Необходимая аэрация воздуха внутри геокупола исключает места застоя воздуха внутри него.

8. Расходов на вентиляцию и отопление требуется меньше на 35%, чем на отопление и вентиляцию обычного здания прямоугольной формы.

9. Сферическая форма геодезического купольного здания обдуваема ветрами, что сберегает от разрушительных свойств ураганов и цунами.

Рисунок 1. Ботанический сад "Эдем" в Великобритании

Таким образом, данная форма зданий является перспективной для формирования ее строительными роботами. Поэтому анализ конструкций существующих роботов для 3D-печати задний является актуальным.

В связи с этим, целью данной работы является анализ существующих конструкций роботов для 3D-печати зданий.

В настоящее время существует большое многообразие строительных роботов, возводящих зда-

ния по технологии 3D-ne4ara. Рассмотрим конструкции нескольких наиболее ярких представителей таких роботов.

Роботы портального типа.

Одним из представителей строительных портальных роботов является робот АМТ S-6044 LONG 2 (Россия) компании «Спецавиа» (рис. 2). Он позволяет печатать бетоном здания и сооружения площадью до 55 кв.м. на существующем фундаменте [2]. Т.е. перед тем как монтировать робота необходимо подготовить фундамент здания, на что затрачивается дополнительное время.

Рисунок 2. - Внешний вид портального строительного принтера

Как видно из рисунка 2 роботы такого типа ограничены по высоте возведения зданий высотою своего портала, а по длине шириною расставленных опор.

Общими недостатками портальных роботов являются: необходимость точной установки робота на фундамент; значительные размеры робота, превышающие размеры здания; необходимость дорогостоящего монтажа для выполнения строительства здания и демонтажа робота после завершения работы. Поэтому данные роботы с экономической точки зрения пригодны только для печати отдельных элементов здания в производственном цехе, где они установлены стационарно, с необходимостью последующей транспортировки и сборки этих элементов на месте.

Портальный робот может напечатать куполообразное здание, но ограниченное по высоте 2-мя этажами.

Роботы-манипуляторы

Все строительные роботы-манипуляторы можно поделить на 2 вида по типу системы координат, в которой они работают: роботы, работающие в сферической системе координат, и роботы, работающие в цилиндрической системе координат [3].

Представителем роботов, работающих в цилиндрической системе координат является - робот Apis Cor. (рис. 3) (Компания Apis Cor, Россия и США) [4] использует напольного робота собственной разработки для 3D-печати стен зданий из компаунда на основе цемента. Робот способен напечатать только один этаж, поэтому для возведения многоэтажных зданий его необходимо поднимать на следующий этаж, предварительно сделав перекрытие.

Рисунок 3. Робот Apis Cor компании Apis Cor во время печати здания

Робот Apis Cor не способен напечатать здание куполообразной формы из-за неприменимости его конструкции к данному виду работ.

Представителем роботов, работающих в сферической системе координат является робот Digital Construction Platform (DCP) [5], (MIT, США) . Робот DCP (рис. 4) построен на основе двух роботов: гидравлической руки Altec AT40GW и маленького 6-

ти осевого робота КиКА. Манипулятор также оснащен ковшом, для того, чтобы при необходимости прямо на месте добывать строительный материал из почвы. Робот КиКА позволяет достичь точности печати, а также может быть оснащен большим количеством различных приспособлений, например, таких как распылители пены или бетона, других материалов (рис.5).

Рисунок 4. Робот Digital Construction Platform, работающий в сферической системе координат

Рисунок 5. Робот Digital Construction Platform в процессе 3D-печати

Робот DCP может быть использован в различной местности, может достаточно быстро строить объекты различной структуры и размеров, которые могут быть адаптированы под различные задачи и условия. Исследователи также планируют использовать робота для быстрого строительства укрытия в отдаленных местностях [6].

Данный робот может построить здание в виде усеченного купола, т.к. стрела не поднимается вертикально, что необходимо для сведения купола в зените.

Существуют и другие роботы способные печатать дома, но все они конструктивно выполнены наподобие рассмотренных с соответствующими достоинствами и недостатками.

Заключение

Таким образом, на основе проделанного анализа можно утверждать, что на сегодняшний момент роботов, способных печатать здание куполообразной формы не существует. Для разработки робота, способного печатать куполообразные здания, за прототип следует брать робота, работающего в сферической системе координат.

Литература

1. «Киберленинка» - научный портал - [Электронный ресурс] / Идеи купольного жилого дома -Режим доступа - https://cyberleninka.ru/artide/v/idei-kupolnogo-zhilogo-doma - свободный - Загл с экрана - Яз. рус.

2. «Спецавиа» - официальный сайт производителя - [Электронный ресурс] / Портальный строительный 3D-принтер - Режим доступа: https://specavia.pro/catalog/stroitelnye-3d-printery/dlya-pechati-odnoetazhnyh-zdaniy/printer-stroitelnyj -tryoxmernoj -pechati-3d-s-6044-long-2/ -свободный. - Загл с экрана. - Яз. рус.

3. Roboticslib - портал о технологиях портал о технологиях - [Электронный ресурс] / Системы координат, в которых работают роботы - Режим доступа: http://robot-icslib.ru/books/item/f00/s00/z0000021/st013.shtml -свободный. - Загл с экрана. - Яз. рус.

4. Е-развитие - портал о технологиях - [Электронный ресурс] / Строительный 3D-принтер Apis

cor - Режим доступа:

http://erazvitie.org/article/printer_kotorij_smog - свободный. - Загл с экрана. - Яз. рус.

5. MIT - официальный сайт - [Электронный ресурс] / Прототип экспериментальной системы строительной 3D-печати - Режим доступа: https ://www.media. mit.edu/proj ects/3 d-printed-hemi-ellipsoidal- dome/overview/ - свободный. - Загл с экрана. - Яз. англ.

6. Gagadget - портал о технологиях - [Электронный ресурс] / Гигантский 3D-принтер из MIT -Режим доступа: https://gagadget.com/26777-gi-gantskij -3 d-printer-mit-smozhet-stroit-doma-na-marse/- свободный. - Загл с экрана. - Яз. рус.

ДОСВ1Д РОЗВИТКУ 1НФОРМАЩЙНО-АНАЛ1ТИЧНО1 СИСТЕМИ РЕССТРАЦП РЕЗУЛЬТАТА НАУКОВО1 РОБОТИ З ВИКОРИСТАННЯМ CMS WORDPRESS

Чичкарьов €.А.

Донецький державний утверситет управлгння, професор

Серг1енко А.В. старший викладач

Державний вищий навчальний заклад «Приазовський державний технгчний унгверситет»,

Балалаева О.Ю.

доцент

Державний вищий навчальний заклад «Приазовський державний технгчний унгверситет»,

Тузенко О. О. доцент

Державний вищий навчальний заклад «Приазовський державний технгчний унгверситет»,

DEVELOPMENT EXPERIENCE OF INFORMATION AND ANALYTICAL SYSTEM OF RECORDING RESULTS OF SCIENTIFIC WORK USING CMS WORDPRESS

Chychkarov Ye.

Professor, Donetsk State University of Management,

Sergienko A.

Senior Lecturer, Pryazovskyi State Technical University,

Balalaeva E.

assistant professor, Pryazovskyi State Technical University,

Tuzenko O.

assistant professor, Pryazovskyi State Technical University,

АНОТАЦ1Я

Проведено аналiз юнуючих систем автоматизаци роботи ВНЗ, а також технолопчних ршень, що в них використовуються. Розроблено та проходить дослщну експлуатащю шформацшна система обл^ ре-зультапв науково! роботи викладачiв вищого навчального закладу. Система реалiзована на базi CMS WordPress i дозволяе вести облж публжацш, дисертацш, звтв, наукових робгг, що ведуться, тощо, а також на шдстаы бально! оцшки вах видiв робiт тдраховувати загальний результат роботи спiвробiтника або шдроздшу.

ABSTRACT

The analysis of the existing systems of automation of the work of higher educational institutions, as well as the technological solutions used, is carried out. An information system for recording the results of higher educational institution teachers scientific work has been developed and is undergoing experimental operation. The system is implemented on the basis of CMS Wordpress, and allows you to keep records of publications, dissertations, reports, ongoing scientific works, etc. Publications, patents, scientific events are represented in the system by custom post types (CPT), and the relation "author (this is essentially a "many-to-many" relationship) is described using custom fields in which the corresponding taxonomy terms are stored. The point system for recording the results of scientific work of employees and units of a higher educational institution has been worked out. The information and analytical system is fully implemented using open source software. To create the necessary data structures, a number of Wordpress plug-ins are used - Custom Post Types UI (required types of data and taxonomy), Advanced Custom Fields (formation of a system of properties and attributes of various types of publications

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.