Tuğla Döşeyen Bu Robot İnşaatın Geleceğini Değiştiriyor
En eski yapı malzemelerinden biri olan tuğlanın geçmişi çok eskiye dayanır; tuğla MÖ 7000’lerde güneşte kurutuluyordu, MÖ 3500’lerdeyse fırınlarda pişiriliyordu. Ayrıca tuğla, modern “soyut yedi kollu şamdan” şekilleri ve göz alıcı kemerler için kullanılan çok amaçlı ürünler arasında sayılabilir. Tuğla döşemenin yöntemi bile, yani harcı yaymak, tuğlayı yerleştirmek ve bir mala yardımıyla kenarlardan taşan harcı düzeltmek, bin yıldır değişmeden kalan bir gerçek.
Bugün bir şirket, bin yıllık bir geleneği teknolojinin yardımıyla geliştirmeyi hedefliyor. Avustralyalı inşaat teknolojileri firması FBR (eski adıyla Fastbrick Robotics) tuğla döşeyen robot Hadrian X’i geliştirdi. İşini herhangi bir insan müdahalesi olmadan yapabilen robot adını, duvarlar inşa etmesiyle nam salmış Roma imparatoru Hadrian’dan alıyor.
Bu teknoloji, dünyanın dört bir yanındaki konut yetersizliğine de çözüm bulmak üzere geniş ölçüde faydalar sağlayabilir. “Konutları yeterince hızlı bir şekilde inşa edebilecek sayıda insan yok,” diyor FBR’nin yenilik direktörü Steve Pierz. “Süreçleri toplu inşaat yoluyla otomasyona geçirmemiz gerekiyor ve bu teknoloji bunu başarmanın yollarından biri.” Pierz bunun, doğal felaketlerden sonra yürütülen yeniden inşa çalışmalarında da fark yaratabileceğini düşünüyor. “Felaket bölgelerinde bu robotlardan oluşan filoların hızla konut inşa ettiklerini gözümde canlandırıyorum,” diyor.
Hadrian X’in hassasiyeti verimliliği artırarak, inşaatların daha hızlı tamamlanmasını ve geleneksel yöntemlere göre daha düşük maliyetli evler inşa etmemizi sağlayabilir. Ayrıca Hadrian X, verimliliği artırırken atıkları azaltan yalın bir inşaat anlayışını teşvik ediyor. FBR inşaat teknolojileri direktörü Simon Amos, “Tek bir veri kaynağını kullanıyoruz; ve oradan hareketle, döşeme modeli için gereken blok sayısını ve gereken harç miktarını öğrenebiliyoruz,” diyor. “Dolayısıyla, hangi atıkların ortaya çıkacağı konusunda eksiksiz bilgiye önceden sahip olabiliyoruz.”
Hadrian X, kamyonların üzerine yerleştirilen sıradan bir vinç gibi görünüyor ancak karmaşık bileşenlerden oluşuyor: bir kontrol sistemi, bir blok sevkiyat sistemi ve bir dinamik dengeleme sistemi. Bu sistemleri bir araya getirdiğinizde ortaya Hadrian X çıkıyor. Bloklar makineye yüklendikten sonra, Hadrian X her birini tanımlayarak nereye gideceğine karar veriyor. Makine ayrıca, ihtiyaç duyulduğunda blokları dörde, ikiye veya dörtte üçe bölebiliyor ve daha sonraki kullanımlar için saklıyor. Daha sonra bu bloklar, kollu nakliye sistemine besleniyor; ve makinede programlanan mantığa ve modele göre, blokları yerleştiren bir döşeme başlığına iletiliyor.
“Döşeme başlığı, sihrin gerçekleştiği yer,” diyor Pierz. “Böylece, rüzgar esse veya titreşim tüm kolu titretse bile, döşeme başlığı bloku kavrıyor, olması gereken konumda hassas bir şekilde tutmak için saniyede yüzlerce kez dengeleme işlemi yürütüyor.”
Hadrian X robotu on yıldan uzun bir süredir yapım aşamasında kalmış. Dinamik olarak dengelenen bir robota yönelik fikir ilk kez 1994’te ortaya atılmış ancak FBR’nin kurucusu ve Teknik Direktörü Mark Pivac’ın ilk prototipi geliştirmesi 2005 yılını bulmuş. 2008 yılında yaşanan küresel mali krizin etkisiyle, Hadrian X’in öncülü Hadrian 105’in üretimi askıya alınmış. Proje 2014 yılında, daha güçlü bir ekonomik ortamda, inşaat sektöründeki patlamanın ve tuğla örme ustalarıyla duvar ustaları açısından yaşanan iş gücü kıtlığının ortasında yeniden hayata geçirilmiş. 2016’ya gelindiğinde, bir sonraki sürüm olan Hadrian X’in geliştirme süreci başlamış.
Robotun kontrol sistemi, robotun ardındaki “beyin”. FBR’ın kartezyen koordinatlar ve parametrik tasarım kullanan tescilli yazılımı, CAD’de modellenen bir duvar yapısını, her tuğlanın ve ilgili koordinatlarının bilindiği meta verilere dönüştürüyor. Yazılım daha sonra bu meta verileri kullanarak, tuğlaları belirli bir düzende bir araya getiriyor; ve bir algoritmanın yardımıyla, hem modele hem de robotun döşeme başlığı boyutu ve blokları nasıl kavradığı gibi diğer parametrelere göre, tuğlaları nasıl yerleştireceğine karar veriyor.
FBR, Hadrian X’in duvar sistemi için, kendi bloklarını ve blok geometrisini tasarlamış. Amos, “Blok kavramı, bir kişinin tuttuğu ve belli bir hızla döşediği bir tuğlayı temel alıyor,” diyor. “Biz bunu, bir robota uyacak şekilde değiştirdik.” Hadrian X’in blokları, duvar kalınlığının tutarlı olması için en uygun hale getirilmiş. Bloklar, döşeme hızını en üst seviyeye çıkarmak için, standart bir tuğladan 12 kat daha büyük; Hadrian X, her 45 ila 55 saniyede bir blok yerleştirebiliyor. FBR, daha hızlı yapıştıran ve geleneksel harçtan daha güçlü olan özel bir yapıştırıcı kullanıyor.
Pivac, havacılık, makine mühendisliği, robotik ve matematik alanlarındaki tecrübelerine dayanarak, makinenin mevcut işleme mekaniği için patentli bir Dinamik Denge Teknolojisi (DST) geliştirmiş. DST, blokları üç boyutlu bir mekanda, uzun mesafelere kesin bir şekilde yerleştirmeyi mümkün kılıyor. Bu teknoloji, blokları tam olarak bulunmaları gereken yerde tutmak için, rüzgar, titreşim ve diğer çevresel faktörlerin etkilerini ortadan kaldırıyor. Sahip olduğu bu denge, Hadrian X’in mavna, tekne, vinç ve palet gibi farklı kaidelere monte edilmesini ve farklı alanlarda tuğla örmek için kullanılabilmesini sağlıyor.
“Buradaki zorluk, tüm bu sistemleri bir araya getirerek ahenk içinde çalışmalarını sağlamak. Bunu başarmak için hem tüm sistemler arasında üst düzeyde koordinasyon sağlamaya hem de robotun içindeki tüm modüller arasında güçlü bir koreografi sağlamaya çalışıyoruz. Bunları yaparken, elbette kirli ve tehlikeli bir şantiyenin etrafındaki tüm çevresel sorunları da en iyi şekilde yönetmeyi unutmamak gerekiyor,” diyor Amos.
Bu zorlukların üstesinden gelebilmek için, Hadrian X’in bileşenleri çok sıkı testlere tabi tutuluyor ve her test aşaması yeni dersler çıkarılmasını ve iyileştirmeler yapılmasını beraberinde getiriyor. Hadrian X, Kasım 2018’de dönüm noktası olarak nitelendirebilecek dahili bir inşaat yürüttü ve 180 metrekarelik bir evi üç gün içinde tamamladı. Bir sonraki adım, Şubat 2019’da Avustralya’nın kavurucu yazında yapılan dış mekan testiydi.
Amos, “Robotumuzu yüksek sıcaklıklara çıkararak, veri toplamak ve çevresel etkileri anlamak üzere bir dış mekan inşaatı gerçekleştirdik,” diyor. “Bunun büyük kısmı, robotu epeyce agresif, sert bir rüzgara ve sıcaklık eğrisine maruz bırakarak, tam anlamıyla zorlamak ve neler yapabileceğini görmekten ibaretti.”
FBR halihazırda Hadrian X’in küresel geleceğine hazırlanıyor. Şirket, Meksika’da bir pilot program başlatmak üzere, ülkenin en büyük inşaat şirketlerinden Grupo GP’nin konut bölümü olan GP Vivienda’yla bir anlaşma imzalamış. Şirket ayrıca, 50.000 yeni konutun inşaatını içeren bir projeyi görüşmek üzere, Suudi Arabistan’la bir mutabakat anlaşması imzalamış. Bir başka ortaklıksa, Avusturyalı kil blok imalatçısı Wienerberger’la Hadrian X için optimize edilmiş kil bloklar yaratmak ve Avrupa’da bir pilot proje planlamak üzere kurulmuş durumda.
FBR, bu ülkelerden sonra kendi ülkesi Avustralya’da, ülke çapında “Hizmet Olarak Duvar” sağlamak üzere, büyük bir inşaat ürünleri tedarikçisi olan Brickworks’la ortaklık kurmuş. Brickworks, konut projelerine odaklanarak, Hizmet Olarak Duvar kapsamında, FBR’ın tuğla döşeyen robotunun duvar örmesi için gereken özel beton blokları tedarik edecek.
Pierz, Hadrian X’in inşaat sektörünü değiştirecek potansiyele sahip olduğunu düşünüyor. “Değişim, sektörünüze ancak tamamen farklı bir açıdan baktığınızda ortaya çıkar,” diyor Pierz. “Yeni teknolojileri denemeye ve bunlarla deneyler yapmaya cesaret edemezseniz, geride kalırsınız.”