«Чтобы построить, нужно разрушить»: когда роботы будут строить дома?

Статья написана по материалам прямого эфира PRO Роботов с экспертами. Эфир можно послушать здесь. Также вы можете послушать подкаст.

Однако производительность России в секторе по-прежнему держится на ручном труде и не отличается высокими показателями в сравнении с мировым рынком. Что сдерживает применение роботизированных технологий в строительстве? Какие решения доступны для строительного бизнеса в России уже сейчас? Разберёмся в этом материале.

Роботы в строительстве: мировой и отечественный рынки

Согласно Straits Research, в 2021 году объём рынка строительной робототехники составил около $50 млн. К 2027 году, по подсчетам Research and Markets, сегмент «классических» роботов для строительства достигнет уже $140.1 млн.

«Роботизированное строительство сейчас – это попытки нащупать новые технологии и подходы к тому, что нужно строить в целом», – комментирует Максим Евдокимов, генеральный директор строительной компании Mason.

Однако активное, массовое внедрение роботов в строительство в России – всё ещё сложность для отечественного рынка и основной причиной здесь является экономика. Средний заработок рабочего в строительной сфере в России примерно в 5 раз меньше, чем в США. Поэтому роботизация дешёвой рабочей силы не выгодна отечественным предпринимателям.

Осложняет развитие строительной робототехники в России и отсутствие законодательных норм. Роботизация стройки никак не закреплена на государственном уровне. Это снижает мотивацию инвесторов и страховых компаний участвовать в развитии отрасли. Тем не менее, в мировой практике есть случаи внедрения специальных законодательных норм, регулирующих применение роботов в строительстве. Например, региональные регламенты о строительной робототехнике уже существуют на территории ОАЭ и штата Миннесота в США.

Ещё один тонкий аспект рынка строительной робототехники – экологичность. «Цементная промышленность составляет 20% выбросов C02 от мировой промышленности», – сообщает гендиректор Mason Максим Евдокимов. При этом ежегодно цемент становится всё более востребованным стройматериалом для мировых строительных компаний. Альтернативой цементу может стать вторичная переработка золы и металлургических отходов. Однако законодательно данные материалы ещё не закреплены как пригодные для строительства, например, в России.

Тем не менее, на отечественном рынке есть интерес к роботизации со стороны застройщиков. Рассмотрим, с какими случаями применения роботов в строительном бизнесе уже сталкивались предприниматели.



Как уже применяют роботов на стройке?

Купольные дома и прочные конструкции

Одна из отраслей строительства, где уже могут быть задействованы роботы – создание купольных домов. Так, компания Mason уже испытывает роботизированную технологию строительства купольных домов, постройка которых примерно на 50% дешевле постройки прямоугольных конструкций. На создание купольного дома площадью 200 м² уходит около 3 месяцев, делится генеральный директор Mason, Максим Евдокимов. Ранее компания уже разработала технологию «формирования элемента в стене». Инновация позволяет создавать прочные составные конструкции для стен без использования цемента для их скрепления.

Работа с серийными изделиями и закладными деталями

Также роботы применяются в работе с закладными деталями и плиткой. Дмитрий Зайченко, коммерческий директор Aripix Robotics, делится, что у их предприятия уже был совместный проект по задействованию роботов в укладывании плитки с жилищно-строительной компанией ПИК. «Первый робот берёт плитку и кладёт её на специальное колесо. Там установлено машинное зрение, оно определяет цвет и сканирует плитку на наличие трещин, а дальше либо отбраковывает её, либо откладывает в специальные ячейки», – описывает Дмитрий деятельность робота-плитоукладчика на стройке. По данным Aripix Robotics, с помощью этой технологии удалось сократить около 90% ручного труда и увеличить производительность процесса укладки плитки на 30%.

Роботизация строительства также применялась в производстве компании Tessa, подрядчика предприятия ПИК. Дмитрий Зайченко сообщает: Aripix Robotics уже занимает треть цеха Tessa по производству закладных деталей для присоединения железобетонных плит. На цехе задействованы роботы-сварщики, роботы-шлифовщики и другие роботы-манипуляторы.

В целом, роботизация увеличила производительность закладных деталей на цехе Tessa практически в 2 раза. «Мы увидели нишу, в которой можно работать и расширяться. Важно решать какую-то глобальную задачу по оптимизации всего производства», – комментирует Зайченко. Опыт сотрудничества с компанией Tessa показывает, что одна из перспектив развития робототехники в строительстве – производство серийных деталей: плиток, смесей, кирпичей. По мнению Aripix Robotics, именно увеличение серийности может ускорить темпы внедрения роботов в процесс стройки, что в перспективе приведёт к сокращению себестоимости и росту производительности.

Роботы-собаки: сканирование территории

Ещё одна технология, уже развивающаяся на отечественном рынке строительной робототехники, на первый взгляд кажется скорее развлекательной – роботы-собаки от компании 3Logic. Изначально подобные роботы не могли работать долго и не были приспособлены к переноске груза. Однако сейчас в России уже выпускаются «кибердоги», которые могут переносить до 40 кг груза. Стандартная собака-робот работает 1-3 часа без подзарядки. Как же конкретно роботы-собаки способны помочь на стройке?

С помощью лидаров (технологий, измеряющих расстояние с помощью излучения света), которые устанавливаются на кибердога, робот может полностью сканировать пространство, где проходит стройка. После этого разработчики получают полноценную 3D-модель строительной зоны. В дальнейшем, проходя по этажам и замечая какие-то отклонения от изначальных требований устройства площадки, собака-робот подаёт сигнал, что эти отклонения нужно исправить.

Сейчас технология проверки зоны строительства полностью завязана на человеческом факторе, комментирует Александр Лебедев, руководитель группы разработки ОС для роботизированных платформ 3Logic. Раз в неделю на стройку должен приезжать специальный сотрудник с лидарами для сканирования территории. Кибердоги же справляются с задачей быстрее и эффективнее: после обучения робот может работать автоматически, то есть регулярно выполнять сканирование по уже изученной схеме. При этом на обучение робота уходит достаточно немного времени. Александр Лебедев приводит пример: на изучение территории площадью 2000 м² роботу потребовалось 30-40 минут, а сформировать полноценную модель зоны кибердогу удалось за 10-12 минут.

У 3Logic уже был опыт задействования кибердогов на стройке. Роботам было необходимо пройти по этажу, чтобы затем разработчики смогли выгрузить полноценную трёхмерную модель территории стройки. Александр Лебедев сообщает, что с техническим заданием кибердог справился успешно.

Однако роботы-собаки пока не приспособлены к переносу особо тяжёлого груза. Так как кибердоги выдерживают максимум 40 кг веса, то для перемещения более крупных объектов 3Logic рекомендует, например, гусеничные или колёсные платформы.

Роботы в демонтаже

Естественный этап любых строительных процессов и ещё одна сфера, где могут применяться роботы – демонтаж. Ратибор Коновалюк, директор по развитию ЗАО МГК «Интехрос», считает, что демонтажные роботы занимают от 50% до 80% (в зависимости от региона) всех роботизированных технологий на стройке в данный момент. Чем так актуальны строительные роботы в демонтаже?

Среди всех процессов строительства демонтаж явно отличается высокой травмоопасностью. Поэтому главная цель внедрения робототехники в процесс демонтажа – убрать человека из «зоны риска». Наиболее опасные обязанности при демонтаже – это работа с ручными инструментами и нахождение в кабине экскаватора. Именно эти рабочие сферы и заменяются роботами в демонтаже. Например, современные экскаваторы обладают несколькими мониторами и позволяют регулировать угол и глубину копания. Технологий автоматического устранения выбранных объектов (например стены) пока не существует, однако «Интехрос» заняты подготовкой подобного механизма. Планируемые этапы «Интехрос»-а по разработке такого робота: 1) автоматизировать процесс замены инструмента 2) сделать так, что робот мог сохранять ровное положение 3) добавить техническое зрение для точечной работы механизма. По механике и гидравлике демонтажные роботы ближе всего к спецтехнике вроде экскаваторов и классических роботов-манипуляторов.

Сейчас около 15 тыс. роботов демонтажного класса используются по всему миру, сообщает Ратибор Коновалюк. Спрос на них в России особенно растёт в последние несколько лет. Это связано с перестройкой в представлении о строительных технологиях в целом и с самим отношением к демонтажу. Долгое время основными причинами отказа от внедрения робототехники в строительные процессы были: 1) высокая стоимость технологий 2) отсутствие необходимости в повышении производительности труда.

Однако сейчас предприниматели и застройщики стали понимать, что бесшовный стык между работой архитектора и реализацией макета на площадке – это то, что способны обеспечить строительные роботы в будущем. Кроме того, для специалистов демонтажа важно и выгодно обеспечивать высокие стандарты демонтажной деятельности (то есть, всё больше внедрять в работу роботов): ведь в случае некачественного выполнения работ будет развиваться чёрный рынок демонтажных работ.

В 2020 году была создана Национальная ассоциация демонтажных организаций, куда вошли 25 основных демонтажных объединений страны. За 2 года ассоциация уже начала разрабатывать общие рекомендации, а также планирует заняться новыми материалами и технологиями работы для демонтажа. Кроме того, разрабатывается выпуск набора отраслевых рекомендаций по роботизированному демонтажу. Ратибор Коновалюк предполагает, что уже через 3-4 года может выйти общий комплекс положений по использованию роботизированных технологий, например, в аварийных зданиях.

Экзоскелеты: стоит ли усиливать возможности человека?

Один из актуальных вопросов строительной робототехники: стоит ли создавать самостоятельных роботов или развивать экзоскелеты для усиления способностей человека. Экзоскелет может значительно увеличить силу мышц человека и расширить амплитуду его движений. На стройке такой механизм может помочь для переноса груза и выполнения других ручных операций, где нужна физическая сила.

Эксперты в сфере робототехники поделились с ProRobotov, что разработка экзоскелетов развивается параллельно с разработкой отдельных роботов. Экзоскелеты действительно могут пригодиться в случаях, где техническое зрение робота не помогает. В таком случае эффективнее сделать акцент на способностях человека и усилить их. Однако если на стройке требуется что-то разрушить, сделать подкоп или другое простое механическое действие, то достаточно будет применить для этих целей робота.

Когда роботы будут строить нам дома? Перспективы развития

В оценке сроков массового распространения роботов в сфере строительства мнение экспертов варьируется от 5 до 15 лет. Основной нюанс заключается в том, что сама разработка технологии не гарантирует, что она будет широко применяться.

Ратибор Коновалюк, директор по развитию «Интехроса», считает, что полноценная технология, способная строить дома, действительно появится в течение 5-7 лет, при том, что огромное количество механизмов для стройки уже функционируют. Однако для массового внедрения роботов необходимы как минимум два фактора. Первый – конкуренция и формирование мнения, что при активной автоматизации строительной компании обеспечено место на рынке. Например, в Швеции уже работает подобная схема: если у застройщика нет механизма для быстрой смены навесного оборудования, с ним вряд ли заключат контракт. Второй фактор – наличие барьеров, то есть определённых строительных нормативов. Необходимы рекомендации на официальном уровне, дающие строительным компаниям алгоритмы и предложение по роботизации. Учитывая эти факторы, самым долгим сроком для массового внедрения робототехники Ратибор Коновалюк считает 15-20 лет.

При этом распространение роботов в строительстве может начаться с атомной и металлургической сфер. После разработки в этих отраслях внедрение роботов может стать массовым за счёт удешевления и перейти в демонтаж и непосредственно строительство.

Также Дмитрий Зайченко, коммерческий директор Aripix Robotics, сообщает, что массовая роботизация не станет причиной массовых сокращений. Часто сотрудников можно перенаправить в другую, смежную сферу деятельности: «Это дело руководителя – объяснить, что можно развиваться и обучаться чему-то более интеллектуальному». Зайченко отмечает, что уже были случаи переобучения сотрудников стройки в механиков и обслуживающего персонала для роботов. Однако для этого требуется техническая грамотность и должное обучение.

Максим Евдокимов (Mason) про перспективу развития роботов в строительстве и экономику этого процесса: «На сегодняшний момент мир технологически подошёл к тому моменту, когда в ближайшие 5-6 лет кто-то представит универсальную строительную технологию: «бесшовный» стык между работой архитектора и её воплощением на площадке. Тогда сотни строительных компаний пойдут по миру, потому что в этой сфере появится монополист».

На данный момент сфера строительной робототехники предоставляет множество возможностей и продолжает развиваться как в России, так и за рубежом. Мы продолжим следить за эволюцией прогресса роботизации и, возможно, уже через 5 лет увидим, как роботы-собаки и роботы-манипуляторы изменят сферу строительства и сделают ее более экономически эффективной.

автор: Полина Карасева

фото: Freepik, Adobe Stock