Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Robotik otomasyondaki gelişmeler geçtiğimiz 10 yıllarda üretimde devrim yaratmış araçlardan tutun da tüketici elektroniğine kadar çeşitli günlük öğeleri bir araya getirmiştir. Buna rağmen inşaat sektöründe benzer bir atılım göremedik, bu yüzden süreçler de oldukça emek istiyor ve yoğun ilerliyor. İnşaat robotiği üzerindeki çalışmaları hakkında öngörülerini paylaşan Profesör Darwin Lau, yeni buluşların mimari ve tasarımda heyecan verici yeni olanaklar açarken geleceğin inşaat sektörünün nasıl yeniden şekilleneceğini anlatıyor.

S: Bugün inşaat sektöründe robotiğin durumu nedir? Robotlar neden diğer endüstrilere nazaran sektörde yaygınlaşmadı? 

Endüstriyel robotlar, 1960'larda robot manipülatörü "Unimate"in piyasaya sürülmesiyle manşetlere çıkmaya başladı ve üretim hatlarının tam otomasyonunun önünü açtı. Bugün, küresel olarak kullanılan endüstriyel robotların sayısı son yirmi yılda üç katına çıkarak 2,25 milyona ulaştı. Buna rağmen inşaat sektörü henüz bu eğilimi benimsemedi. Bazı yönlerden ele alırsak, bugünün inşaat tarzı, on yıllar veya yüzyıllar önce kullanılandan çok farklı değil. 

Bu yavaş değişim hızını açıklayan birtakım zorluklar var. Birincisi, endüstriyel robotlar, sabit bir işi olan bir montaj hattıyla sınırlı, iyi tanımlanmış, öngörülebilir iç mekân ayarlarında çalışma eğilimindedir. Bunun yanı sıra, inşaat sahaları tahmin edilemez ve sürprizlerle doludur. Çalışma ister kuru ister tozlu ya da ıslak ister sıcak ister soğuk isterse de kapalı veya açık alanlarda olsun olağanüstü ve sıklıkla değişen koşullarda yapılmalıdır. Bu değişen koşullara uyum sağlayabilecek bir robot geliştirmek zor ve maliyetlidir. 

Ayrıca, inşaat işlerinin kalitesini ve güvenliğini sağlayan yerleşik düzenlemeler ve karmaşık prosedürler bulunmaktadır. İşçilerin mesleki niteliklere sahip olması şart olup yasal yükümlülükler sözleşmelerde açıkça belirtilmiştir. Eğer bir robot, bir işçinin yerini alırsa, bu gereksinimler hala nasıl karşılanabilir? Bu, henüz ele alınmamış etik ve yasal soruları gündeme getiriyor.

Üçüncüsü, ilgili görevlerin karmaşıklığı. Bir bina inşa etmek çoğu zaman sayısız aşamada yüzlerce görev gerektirir. Tek bir görevi yerine getirebilen bir robottan tüm süreci otomatikleştirebilen ve yönetebilen bir sisteme geçmek, gerekli süreç akışını geliştirmek için daha fazla araştırma yapılmasını gerektirir.

S: Robotların inşaat sektörüne getirebileceği avantajlar nelerdir?

Otomatik robotik sistemlerin üretim ve işçilik maliyetlerini düşürmeye yardımcı olduğu tartışılmaz. Bu arada sektör, güvenlikten maliyetlere yaşlanan işgücünden ve sıkılaşan çevresel düzenlemelere kadar birçok zorlukla karşı karşıya. Bu nedenle, robotların inşaat uygulamalarına nerede ve nasıl dahil edilebileceğini belirlemek uzun vadede önemlidir.

İş güvenliği ve işgücü kıtlığı söz konusu olduğunda, sektördeki işçilerin medyan yaşı yükseliyor. Bir inşaat işçisinin 45 yılı aşkın bir kariyerde bir sakatlık geçirme yaşama olasılığı yüzde 75, işte ölümcül yaralanma olasılığı ise 200'de 1'dir. Umuyorum ki robotlar yıkım veya yüksekte çalışma gibi en riskli görevleri üstlenebilir ve belirli beceri gerektiren görevlerdeki eksiklikleri çözebilirler.

Elbette robotlar 7/24 çalışabilirler. Yorulmazlar, ilişkili hata veya tutarsızlık risklerinden kaçınırlar ve tehlikeli hatalar yapma riskinden kaçınırlar. Bu hassasiyet paha biçilemez.

S: Robotiğin mimari ve bina tasarımı üzerinde ne gibi etkileri olabilir?

Robotik ve otomasyon inşaat sektöründe en az konuşulan, ancak tasarım olanaklarının kilidini açan en önemli konudur. İlginç şekiller ve karmaşık tuğla yapılarını birleştirmek, geleneksel ve emek isteyen yoğun üretim süreçleri nedeniyle, mimaride, genellikle sınırlıdır. Tam otomatik robotlar, geliştirme maliyetlerini artırmadan, öngörülebilir gelecekte heyecan verici yeni tasarım fikirleri ortaya çıkararak daha karmaşık yapıların nasıl hassas bir şekilde inşa edilebileceğini gösteriyorlar.

2017 yılında, Mühendislik Fakültesi'nden araştırma ekibimiz ve Mimarlık Okulu'ndan Profesör Adam Fingrut, inşa etmek için jenga bloklarını kullanan “CU-Brick” adlı kabloyla çalışan bir robot sundular. Binaların düzensiz yapısı, her bloğun çok az hata payıyla tam olarak yerleştirilmesi gerektiği anlamına gelir. Bunu başarmak için sistem, bir tutucu uç efektörden oluşur ve kablo aktüatörleri metal çerçeve yapılardan binaların duvarlarına ve çatılarına kadar bir dizi farklı ortama monte edilebilir. İnşaat edilecek yapının tasarımı, geliştirilen akıllı yazılım aracılığıyla gerçekleştirilir. Daha sonra ise robot operasyon bölgesinde kalarak tuğla sayısı ve konumu gibi belirlenen parametreleri belirlerken inşa edilecek yapıyı otomatik olarak oluşturur.

Şu anda, sistemin ilk yerinde pilot projesinde, “CU-Brick” sisteminin dördüncü nesli üzerinde çalışıyoruz. Araştırma prototipini laboratuvardan çıkaran bu proje, robotun gerçek inşaat malzemeleri ve iş akışı kullanarak 10 bin kadar tuğla kullanarak tek katlı bir tuğla yapı geliştirmeyi amaçlıyor. Bu proje, hesaplamalı tasarım çözümleriyle bağlantılı hassas robotik yapının iş akışı avantajlarını sergilemektedir. Nihayetinde, robotiklerin tasarım konseptlerinde sonsuz olanaklarla, mimarların hayallerini gerçekleştirmeye nasıl yardımcı olabileceğini bizlere gösterecek.

S: İnşaat sektöründe robotlar gelecekte başka hangi biçimleri alabilir?

Robot teknolojisi, inşaat ve mimarinin geleceğini tartışırken vazgeçilmez bir fırsattır. The Chinese University of Hong Kong'daki (CUHK) çalışmalarımız ile belirli inşaat görevlerinin üstesinden gelmek için robotların kullanılmasına yönelik çeşitli yaklaşımları araştırdık. Ayrıca şu anda sedimantasyon tanklarının temizliğinde kablolu robotların; pencere temizleme, boyama ve onarım işlerinin üstesinden gelebilecek şekilde yüksekte çalışabilen yüksek cephe operasyon robotlarını ve hatta fore kazık bina inşaat operasyonlarının bile kullanımını araştırmaktayız. Bu, insanlar için daha güvenli bir çalışma ortamı yaratılmasına yardımcı olarak diğer görevlere odaklanılmasını sağlayacak. 

Tam otomatik bir şantiye şimdilik uzak bir hayal olsa da şantiyelerdeki birçok bireysel görev için otomasyon ve tele-operasyon, önümüzdeki 10 ila 20 yıl içinde kesinlikle mümkün.

Author: Professor Darwin Lau is Associate Professor of the Department of Mechanical and Automation Engineering at The Chinese University of Hong Kong (CUHK) cuhk.edu.hk/english/

Kaynak: LabNews