用于无脚手架砌筑拱券建造的三种协作机器人制造方法

几何复杂的砌体结构（例如拱、穹顶、 vaults）传统上借助昂贵的脚手架或临时支撑来在施工期间提供稳定性。此类结构的建造过程可通过多个机器人在协作装配框架中协同工作而得以改进。此处设想机器人在制造过程中既是放置 agent 又是外部支撑 agent——未完工结构以无需脚手架的方式得到支撑。本文的目标是提出并验证使用两个或三个机器人的三种协作制造方法的有效性，用于从无脚手架建造稳定砌筑拱券出发构建中等跨度 vault。首先提出并验证了一种表示砌体结构的简化数值方法，用于分析由离散体积单元组成的系统。该方法随后用于评估三种协作机器人制造策略对中央拱券稳定性能的影响。利用两个机械臂的顺序法和悬臂法被证明是可行方法，但存在与可扩展性和鲁棒性相关的挑战。通过增加第三个机器人 agent，可通过多目标优化过程确定结构最优的制造序列。优化后的三机器人方法被证明在所有制造步骤中显著改善了结构行为。本文提出的建模方法具有广泛适用性，可用于跨尺度和材料的离散单元结构协作机器人制造序列分析。