Робот строит дом

Пожалуй, самые прочные на сегодняшний день дома – кирпичные и бетонные. Однако при сооружении кирпичных стен никак не обойтись без ручного труда. Куда быстрее с помощью механизмов можно построить «коробку» из железобетонных панелей. Но и тут есть своя ахиллесова пята.

Недостатки бетона. Обращали ли вы внимание, что панельных построек нет уже в 150–200 км от ближайшего города. Почему? Да потому, что для изготовления самих плит нужен специализированный завод. Возить же их за тридевять земель – себе дороже. Лучше использовать местные строительные материалы.


Кстати, сырье для производства бетона есть практически в любом месте: песок, гравий и прочие наполнители вовсе не представляют собой стратегических материалов. Остается привезти с завода на место стройки лишь цемент, но его требуется не так уж много.
Были и попытки механизировать, даже автоматизировать бетонные работы. Скажем, лет тридцать тому назад армянские специалисты разработали технологию строительства сейсмостойких зданий начиная с потолка. А в Прибалтике примерно в то же время опробовали метод возведения монолитобетонных жилых домов и производственных зданий с использованием скользящей опалубки.
Однако широкого распространения подобные методы так и не получили. Причины тому – строительство из панелей требует опять-таки специализированного завода; распространению же монолитов мешает наличие опалубки, будь она даже скользящей, то есть перемещаемой с места на место. Уж больно много с нею хлопот – сначала устанавливай, наполняй бетонной смесью, жди, пока она затвердеет, а потом разбирай опалубку, переноси на этаж выше и начинай все сначала.
Причем схватываясь, бетон выделяет так называемое «молочко». Высохнув, оно образует пленку, которая мешает соединению раздельно изготовляемых участков стены в единый монолит. Приходится перед заливкой очередного участка сбивать верхний слой бетона, насекать его, а это опять-таки ручная работа.

«Крамола» дизайнера. А нельзя ли вообще обойтись без опалубки? Ведь, в конце концов, она представляет собой чисто вспомогательную деталь, не позволяющую жидкому бетону растекаться, пока он не затвердеет. Но ведь можно изначально использовать достаточно густую смесь…
Поначалу строителям мысль московского дизайнера Сергея Дудина показалась крамольной. По традиции они интересуются бетоном лишь в двух видах – жидком и уже застывшем. Экспериментировать с бетоном в промежуточных стадиях никто, похоже, и не пытался. Во всяком случае, Дудину и его коллегам из ТОО «Ультралайт» пришлось обращаться за консультацией не в строительный институт, а в МХТИ имени Д.И. Менделеева.
Химики, привыкшие работать с разными веществами, вскоре дали заключение: да, можно подобрать такую смесь, усадка конуса для которой будет составлять порядка 8—12 см. В переводе на обыденный язык это означает, что бетон достаточной густоты можно положить слоем сантиметров десять без всякой опалубки. А если еще вертикальные стенки раструба, из которого выходит смесь, сделать с соответствующей обратной конусностью – нижнюю часть чуть меньше верхней, – то стена будет такой же гладкой и ровной, как и при формовке в опалубке.
Таков был первый «камень», заложенный в основание конструкции. За ним последовали другие… Раскладывать густую смесь с надлежащей точностью вручную замаешься. Надо бы приспособить для такого дела механизм. Самый подходящий – конечно же, промышленный робот, только соответствующим образом модернизированный.
Высота его должна быть метров десять, чтобы можно было класть стены 8-метровой высоты (из расчета на два этажа с цоколем). А понадобится выше, пусть робот сам себя подтягивает вверх, подобно тому как Мюнхгаузен за волосы тащил себя из болота, – для этого вполне реально приспособить, скажем, гидравлические подъемники. Манипулятор же робота должен быть в состоянии описывать круг диаметром порядка 16 м (как показывает практика, большинство современных домов представляют собой квадраты или прямоугольники, вписанные в окружность примерно такого диаметра).

Прототип робота-строителя

Можно ли создать подобную конструкцию? С этим вопросом Сергей обратился в НИИ физико-технических проблем, где как раз и занимаются промышленными роботами. И снова получил положительный ответ: создать подобную конструкцию, математическое обеспечение для компьютера, который будет ею управлять, не составляет особого труда. Так в основание был положен второй «камень»…
И наконец, «камень» третий: можно ли сконструировать автоматизированный бетонно-растворный узел, который будет не только готовить смесь необходимой консистенции, но и обеспечивать бесперебойную доставку ее на расстояние порядка 30 м (именно такую длину имел бетоновод в первом варианте, ныне его удалось сделать короче). И опять-таки специалисты, теперь уже из НИИ железобетона, дали положительный ответ.
Таким образом, дизайнеру Сергею Дудину оставалось соединить вместе несколько узлов, прототип каждого из которых в той или иной мере используется в одной из отраслей промышленности. Что он и сделал с присущим ему блеском. Получился РСК – роботизированный строительный комплекс.

Работа для робота. Работать он будет так. На место строительства, к предварительно отрытому котловану подкатывает автотрейлер. Из его чрева бригада монтажников извлекает основные узлы комплекса и быстро соединяет их вместе. Проходит час-другой, и вот уже бригадир монтажников нажимает кнопку пуска. Оживает, будто выходит из летаргии, могучая рука стального великана. Начинает работать бетономешалка, и вот уже готовая смесь широкой струей льется из раструба. Робот, подчиняясь алгоритму, заложенному в компьютер, распределяет ее по периметру будущего фундамента. Причем, пока он делает планомерный обход по кругу, ранее выложенная смесь успевает застыть настолько, что воспринимает на себя нагрузку в виде следующего слоя без деформации. И так слой за слоем, пока не будет готов фундамент.
Бетонный узел тут же переходит на другой режим работы – вместо гальки, гранитной или базальтовой крошки теперь в качестве наполнителя в бетон начинают добавлять, скажем, куда более легкий, обладающий отличной тепло– и шумоизоляцией керамзит. По вашему желанию также в смесь можно добавить и какой-либо краситель, стена будет уж не серой, а розовой, голубой или зеленой… А захотите, так в каждую порцию смеси можно добавлять краситель особого цвета – дом получится разноцветным, словно радуга.
По расчетам, готовый остов двухэтажного коттеджа с подвальными помещениями, может быть готов за день – менее чем за 10 часов работы. Остается перекрыть его крышей, вставить окна-двери, произвести внутреннюю отделку… И можно въезжать. Причем стоимость такого дома будет как минимум в 2–3 раза дешевле, чем нынешняя.

Продолжение следует… Технология Дудина была предложена еще в 1994 году. Ну а что случилось дальше? А ничего… Нашим строителям так и не удалось найти инвестора, который бы не пожалел миллиона долларов для создания первого робота-строителя. И дело застыло на мертвой точке.
Но ведь не зря же говорят, что мысли витают в воздухе. По странному стечению обстоятельств в том же 1994 году на другом краю Земли, в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, случилось очередное землетрясение. И в стене дома профессора Университета Южной Калифорнии Бероха Хошневиса появилась изрядная трещина.
Профессору не оставалось ничего иного, как взять в руки мастерок и самому заделать ее – профессиональные строители в тот момент были нарасхват. Орудуя мастерком, он и задумался: «А нельзя ли создать механическую руку, которая бы выполняла подобную работу вместо человека?»
Будучи по природе человеком настойчивым, профессор стал думать над созданием подобной конструкции. И вот, в конце концов, до чего додумался.
На место очередного землетрясения он теперь предлагает посылать не только бригады строителей, но и специальные конструкции, отдаленно напоминающие портальные краны.
После окончания монтажа машины оживают и начинают двигаться взад-вперед по проложенным рельсам, словно обычные строительные краны. Только вместо крюка каждая стрела заканчивается «хоботом», по которому подается бетонная смесь. А на конце хобота раструб с узкой щелью. Двигаясь вперед и назад по рельсам, они манипулируют «хоботом», из щели которого бетон выдавливается, словно зубная паста из тюбика. Компьютер с помощью телеглаз следит за процессом и контролирует его. И вот уже дома на месте бывшей трагедии начинают расти, словно грибы.
Поскольку профессор, по всей вероятности, ничего не знал о разработке москвичей, то в его конструкции есть свои отличия. Так, например, он предлагает вести строительство не одной, а сразу 2–3 механическими руками. Первая отливает внешнюю и внутреннюю части стены. Когда эти, скажем так, панели затвердеют, то они послужат опалубкой, которая будет держать основную часть бетонной смеси, заливаемой внутрь третьей рукой. А предшествующая ей вторая рука будет монтировать в пока еще пустом пространстве все необходимые трубопроводы и коммуникации.
Управлять же форсунками, выделяющими бетонную смесь, профессор предложил по тем же алгоритмам, которые ныне используются в так называемых 3D-принтерах. Она позволяет печатать не только плоские тексты и рисунки, но и объемные, трехмерные объекты, наращивая их слой за слоем по определенной программе.
Таким образом, по мнению калифорнийских конструкторов, устройство Contour Crafting сможет возвести одноэтажный дом общей площадью 200 кв. м менее чем за сутки! При этом вся работа будет проведена под руководством одного оператора, сидящего у дисплея.