Auburn University’s robotic dog advancing research, teaching, outreach as part of cutting-edge construction technology evolution

„Es zieht eine Menge an und die Leute sind immer neugierig auf den Mac und möchten, dass ihre Fotos damit gemacht werden“, sagte Eric Wetzel, Assistenzprofessor für Bauwissenschaften.

In diesem Frühjahr von BSCI gekauft, wurde der Mac bereits auf Baustellen und in Klassenzimmern bei Kastanienbraun. Wetzel sagte, der Roboter wurde in Forschungsexperimenten auf aktiven Baustellen eingesetzt, darunter im Tony und Libba Rane Culinary Science Center, bei denen autonome Laserscans von Räumen durchgeführt wurden, um den Fertigstellungsgrad zu erfassen und 3D-Bilder bereitzustellen, die für Projektmanager und Pädagogen gleichermaßen nützlich sind.

„Wir versuchen, den Mac in allen drei Phasen der Universitätsmission – Forschung, Service und Lehre – einzusetzen“, sagte Wetzel, der 2019 den Alumni Undergraduate Teaching Excellence Award der Auburn Alumni Association erhielt. „Dies ist eine sehr neuartige Technologie, insbesondere auf Baustellen. Grundsätzlich ist jede Forschungsfrage, die wir entwickeln, ungetestet, da wir noch nie so autonome Roboter auf Baustellen hatten wie jetzt. Wir betrachten verschiedene Anwendungen und Nutzlasten und erforschen weiterhin eine viele verschiedene Forschungsfragen.”

Der Mac ist ein großartiges Werkzeug auf Baustellen, da seine Mobilität und sein autonomer Modus es dem Roboter ermöglichen, einen Raum selbstständig zu betreten und zu scannen, während er Hindernissen ausweicht und umfassende und detaillierte Daten liefert, die untersucht und direkt auf Projekte angewendet werden können. Die autonomen LiDAR-Scans des Mac können Personal wie Außendiensttechniker freisetzen, um andere Aufgaben auf einer Baustelle zu erledigen.

„Historisch gesehen sind LiDAR-Scans für einen Außendiensttechniker sehr zeitaufwändig. Indem er also den Mac autonom zur Ausführung dieser Scans aussendet, verringert sich die Zeit, die der Außendiensttechniker dafür benötigen würde“, sagte Wetzel, der seinen Master of . erworben hat Hochbau bei Kastanienbraun vor seiner Promotion zum Virginia Tech. “Die Tatsache, dass der Mac ein Vierbeiner ist, ermöglicht es ihm, Treppen hoch und runter zu gehen, auf einer Baustelle mit unwegsamem Gelände umzugehen und Dinge zu übersteigen und zu vermeiden. Dieser Robotertyp ist der erste, der aktiv auf einer Baustelle eingesetzt werden kann, ohne dass” im Schlamm stecken bleiben oder von Dingen blockiert werden, die auf dem Boden liegen.”

LiDAR-Scans helfen Forschern und Bauleitern, den Fortschritt eines Projekts oder einer Baustelle mit hochwertigen, dynamischen Bildern zu überwachen.

„Es ist eine neuere Form fortschrittlicher Technologie, mit der Sie räumliche Daten eines Standorts oder einer Struktur gründlich und genau erfassen können“, sagte Junshan Liu, ein außerordentlicher Professor an der McWhorter School of Building Science und Co-Autor mit Wetzel an einem vergleichenden Analysebericht mit Mac. „Es ist eine wirklich umfassende Aufnahme, bis auf zwei Millimeter im Detail, und Sie können eine Momentaufnahme eines Gebäudes machen, wie es sich gerade befindet. Diese Dokumentation ist für historische Gebäude und auch für Neubauten sehr wichtig.

„Die Arbeit beim LiDAR-Scannen ist arbeitsintensiv und erfordert das Engagement vieler Menschen. Daher ist es großartig, einen Mac zu haben, da wir ihn einfach zu einer Baustelle schicken könnten, die dafür programmiert ist, nachts Bildaufnahmen zu machen, wenn niemand arbeitet. Das kann sich wirklich verbessern Produktivität und unter Umständen, die gefährlich oder gefährlich sein können, können wir den Mac an Orte schicken, an denen die Leute nicht hingehen sollten, weil sie unsicher sind.”

Teil einer Revolution

Der Mac ist Teil einer Art Revolution in der Bauwelt, bei der Robotik von Jahr zu Jahr mehr eingesetzt wird, da sich die Technologie ständig verbessert.

„Innerhalb der letzten 10 Jahre haben wir diese Explosion in der Baurobotik erlebt“, sagt Wetzel, der jahrelang in der Wasser- und Abwasserindustrie tätig war. „Mac steht stellvertretend für diesen Wandel, auch weil die Technologie gut genug ist, um jetzt auf Baustellen nützlich zu sein. Das Baugewerbe leidet unter einem massiven Fachkräftemangel, für den es kurzfristig keine Lösung zu geben scheint Begriff.

„Wenn Sie keine Leute finden können, die Ziegel oder Bewehrungsstäbe binden, und wir die Technologie für Roboter haben, warum lassen Sie Roboter nicht einige der Arbeiten erledigen, die sich wiederholen und den menschlichen Körper belasten? Ehrlich gesagt ist es besser für Menschen, dies nicht zu tun den ganzen Tag beim Binden von Bewehrungsmatten gebeugt sein, warum also nicht einen Roboter ohne Muskelkater und schmerzende Füße, der rund um die Uhr arbeiten kann – solange er die Kraft dazu hat – diese Aufgaben ausführen lassen?”

Jake Lovelace, ein Spezialist für Innovations- und Betriebstechnologie bei Brasfield & Gorrie LLC, stimmt dem zu. Die Birmingham-basierte Baufirma – deren Name das Gorrie Center des CADC ziert – hat einen eigenen Boston Dynamics SPOT-Hund, den sie Benji nennen.

“Ich glaube, wir stehen am Anfang einer Bau-Renaissance”, sagte Lovelace. „Die Branche erlebt ein schnelles Wachstum der Technologie, die traditionelle manuelle Workflows in datengesteuerte autonome Prozesse umwandelt. Während ‚Hände im Dreck‘ immer unerlässlich sein werden, erhalten digitale Innovatoren einen wichtigen Platz am Tisch, um die ständigen wachsende Datenmenge, die für den Aufbau eines erfolgreichen Projekts benötigt wird.

„Die Aufgabe ist nicht einfach – eine typische Baustelle ist eine sehr dynamische Umgebung und beherbergt viele gefährliche Aktivitäten, was die Automatisierung von Robotern äußerst schwierig macht. Aber ich glaube, deshalb zieht es Innovatoren von Natur aus in den Bereich – sie genießen die Herausforderung.”

Robotik wurde in den letzten Jahren auf Baustellen für Dinge wie das Binden von Bewehrungsstäben, das Fertigstellen von Trockenbauwänden oder sogar das Verlegen von Ziegeln eingesetzt, wie es bei einem Roboter namens SAM – kurz für Semi-Automated Mason – der Fall war, der beim Bau des Jay and Susie Gogue Performing Arts Center at Auburn University. Das Potenzial, sagt Wetzel, für Mac und die Robotik im Baubereich ist scheinbar endlos.

„Dieser Roboter ist erst seit etwas mehr als einem Jahr im Handel erhältlich und Boston Dynamics hat ihn mit Blick auf unspezifische Anwendungen herausgebracht“, sagte Wetzel. „Wir füllen also nur die Lücken dessen, was er auf einer Baustelle tun könnte. Da der Mac über eine programmierbare Schnittstelle verfügt, können wir Programme schreiben, die ihn dazu bringen, Dinge zu tun, für die er von Natur aus nicht entwickelt wurde.

„Wir arbeiten zum Beispiel aktuell mit dem RFID Lab bei Kastanienbraun ein „Follow-Protokoll“ zu entwickeln, bei dem der Mac einem Menschen folgt und Aktionen ausführt, ohne dass das Handgerät erforderlich ist, mit dem der Roboter im manuellen Modus gesteuert wird. Diese Mensch-Roboter-Kollaboration, manchmal auch als „Cobot“ bezeichnet, ist auf das Bauwesen und darüber hinaus anwendbar.“

Wetzel identifizierte drei Hauptmöglichkeiten, wie Robotik wie der Mac in der Bauwelt eingesetzt werden kann.

„Wenn man allgemein denkt, ist Robotik in drei Szenarien am effektivsten – eine sich wiederholende Aufgabe, die Menschen nicht unbedingt gerne ausführen; eine Aufgabe, die für den Menschen schädlich ist und zu Verletzungen führt; und gefährliche Umgebungen wie Höhlen oder Gebäude, die werden verurteilt“, sagte er. “Wenn Sie sich einen Roboter wie den Mac ansehen, können Sie alle drei Kästchen ankreuzen.”

Wetzel sagte, er und sein Team hoffen, mit dem Mac Daten zu sammeln, Forschungen durchzuführen, die mit Boston Dynamics geteilt werden, um zukünftige Generationen seiner Roboter zu verbessern, und Artikel über ihre Entdeckungen zu veröffentlichen, die mit der jungen Technologie gemacht wurden.

“Wir sind an der ersten Grenze, weil derzeit nichts veröffentlicht wird”, sagte Wetzel. “Die aktuelle Literatur besteht hauptsächlich aus Vermutungen von Forschern über Anwendungen, aber jetzt, da einige von uns Roboter haben, führen wir zum ersten Mal Experimente durch.”

Einzigartiges Outreach- und Recherchetool

Der Mac ist nicht nur ein großartiges Tool, das Wetzel und sein Team im Außendienst einsetzen, sondern auch ein einzigartiges Outreach- und Recruiting-Tool für CADC, BSCI und die Universität. Wetzel hat Grundschulen besucht, den Roboter mit der International Officers School der Maxwell Air Force Base geteilt, wurde kürzlich für einen Dokumentarfilm über Robotik interviewt und war Teil des SCORE Robotics Camp des College of Sciences and Mathematics im Beard-Eaves-Memorial Coliseum this Sommer.

“Es ist massiv”, sagte Wetzel über das Reichweitenpotenzial von Mac. „Ich könnte in ein Klassenzimmer einer High School oder Mittelschule gehen und das coolste Geplänkel über Bauwissenschaften halten, und einen Monat später erinnern sich die Schüler nicht an mich oder vielleicht sogar an das, worüber ich gesprochen habe. Aber wenn ich mit einem Roboter reinkomme , sie werden sich an den Roboter erinnern. Es gibt also keine Möglichkeit, die Auswirkungen auf einen 10-jährigen, 12-jährigen oder 15-jährigen zu quantifizieren.”

Ein Besuch eines Roboters wie Mac, sagt Wetzel, könnte das Interesse eines Studenten für dieses Gebiet wecken und ihm sogar bei der Berufswahl helfen.

“Sie werden sich an diesen Roboter erinnern, wenn sie Schulen oder Programme auswählen”, sagte Wetzel. “Sie wollen vielleicht nicht einmal aufs College, was in Ordnung ist, aber sie denken vielleicht: ‘Weißt du, das Bauen scheint interessanter zu sein, als ich dachte’, und so gehen sie auf eine Handelsschule und werden vielleicht ein neben einem Roboter wie SAM maurieren oder sogar SAM kontrollieren.

“Dies sind alles Dinge, die mit einem einfachen Besuch in einer Schule mit einem Roboter kaskadieren können. Es ist fast nicht quantifizierbar, die Perspektive von jemandem auf etwas zu ändern.”

Obwohl Mac und seine Nutzlasten einen sechsstelligen Preis hatten, sagte Wetzel, die potenziellen Renditen seien unbezahlbar.

„Es ist wirklich schwer, einen Return-on-Investment-Wert für einen Roboter anzugeben, der potenziell Studenten für Bauwissenschaften und Bauwesen begeistern kann, wirklich neue Informationen veröffentlicht und über Fachwissen verfügt, das von Menschen in der Industrie und anderen Universitäten respektiert wird“, sagte Wetzel. „Wie hoch ist der ROI, wenn man Schüler hat, die einen Bauroboter tatsächlich steuern, fühlen und sehen können, anstatt nur in einem Klassenzimmer darüber unterrichtet zu werden? Diese Dinge sind mit monetären Maßstäben nicht wirklich messbar.“

Aus wissenschaftlicher Sicht, Mac im Feld zu haben bei Kastanienbraun bietet Boston Dynamics und anderen Branchenführern die Möglichkeit, noch nie dagewesene Daten zu verarbeiten, die für die Entwicklung der Technologie von entscheidender Bedeutung sind.

„Wir alle tauschen uns aus, arbeiten zusammen und geben Feedback, und diese Informationen werden an Boston Dynamics zurückgesendet“, sagte Wetzel. „Wenn Einschränkungen oder Probleme auftreten, bauen sie die Hard- und Software, um die Probleme, auf die wir stoßen, zu mindern und die Technologie zu verbessern. Sie haben diese Zusammenarbeit zwischen dem Hersteller und dem Endbenutzer, und Sie werden einfach sehen, wie sich diese Roboter weiterentwickeln werden auf Baustellen immer nützlicher.”

Wetzel und sein Team können nicht anders, als von der Chance, mit dem Mac zu arbeiten und neue Horizonte der Forschung und Entdeckung zu erkunden, voller Energie zu sein.

„Als Forscher ist das ein Traumtyp von Forschungsaufträgen“, sagt Wetzel. „An der McWhorter School of Building Science ein so neuartiges Gerät zur Verfügung zu haben, kommt nicht so häufig vor. Sehr selten bekommt man die Möglichkeit, an etwas so Neuem zu arbeiten und jedes Experiment, das man durchführt, ist etwas Besonderes.“ vorher nicht gemacht worden.

“Ganz zu schweigen davon, dass es ein 3-Fuß-Roboter ist, der von selbst geht. Was ist cooler als das?”

Auburn University ist eine landesweit eingestufte Landförderungseinrichtung, die für ihr Engagement für Weltklasse-Stipendien, interdisziplinäre Forschung mit einer elitären, erstklassigen Carnegie R1-Klassifizierung, lebensverändernde Reichweite mit Carnegies Community Engagement-Bezeichnung und eine unübertroffene Grundausbildungserfahrung anerkannt ist. Kastanienbraun ist die Heimat von mehr als 30.000 Studenten, und seine Fakultäts- und Forschungspartner arbeiten zusammen, um bedeutende wissenschaftliche, wissenschafts- und technologiebasierte Fortschritte zu entwickeln und bereitzustellen, die den dringendsten regionalen, nationalen und globalen Bedürfnissen gerecht werden. Auburns Engagement für aktives studentisches Engagement, beruflichen Erfolg und öffentlich-private Partnerschaften führt zu einem wachsenden Ruf für Öffentlichkeitsarbeit und Erweiterung, die breite wirtschaftliche, gesundheitliche und gesellschaftliche Auswirkungen haben.

Hinweis: Fotos können hier heruntergeladen werden, ein Video ist hier verfügbar.

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