O muro de pedra seca de 6 metros de altura construído por uma escavadeira autônoma

 (ethz.ch)
2 pontos por GN⁺ 2023-11-25 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • Pesquisadores da ETH Zurich construíram um muro de pedra seca de 6 m de altura e 65 m de comprimento empilhando rochas de várias toneladas e resíduos de demolição com a escavadeira autônoma HEAP
  • Aplicando sensores de campo e visão computacional à construção de muros de pedra seca, antes altamente dependente de trabalho manual, a escavadeira executa diretamente desde o reconhecimento dos materiais até a coleta e o posicionamento
  • A HEAP cria um mapa 3D do canteiro de obras e registra a posição das pedras e blocos ao redor, além do peso aproximado e do centro de gravidade
  • Quando o algoritmo de posicionamento define a localização de cada pedra, a escavadeira a coloca exatamente ali, podendo posicionar 20 a 30 pedras em uma única unidade de trabalho
  • O método, que utiliza materiais do próprio local e lajes de concreto com baixa energia incorporada, pode aumentar a eficiência de recursos no processo de construção

Construção de muro de pedra seca com a escavadeira autônoma HEAP

  • Pesquisadores da ETH Zurich utilizaram a escavadeira autônoma HEAP para construir um muro de pedra seca com 6 m de altura e 65 m de comprimento
  • O muro foi posicionado dentro de um paisagismo e parque planejado digitalmente e escavado de forma autônoma
  • Como materiais, foram usadas rochas de várias toneladas e resíduos de demolição
  • A construção tradicional de muros de pedra seca exigia muito trabalho manual

Equipe de pesquisa e contexto do projeto

  • Vários grupos de pesquisa da ETH Zurich participaram do projeto
    • Gramazio Kohler Research
    • Robotics Systems Lab
    • Vision for Robotics Lab
    • Chair of Landscape Architecture
  • Esta aplicação de projeto foi desenvolvida como parte do NCCR dfab

Percepção do canteiro e manuseio de materiais

  • A HEAP usa sensores para criar autonomamente um mapa 3D do canteiro de obras
  • Ela localiza no local os blocos e pedras existentes necessários para construir o muro e identifica suas posições
  • Por meio de uma ferramenta dedicada e de uma abordagem de visão computacional, consegue escanear e pegar grandes pedras ao redor
  • O peso aproximado e o centro de gravidade de cada pedra também são registrados

Algoritmo de posicionamento das pedras e volume de trabalho

  • O algoritmo determina a posição de colocação mais adequada para cada pedra
  • A escavadeira coloca diretamente as pedras nas posições definidas para erguer o muro
  • O equipamento autônomo pode posicionar 20 a 30 pedras em uma única unidade de trabalho
    • Isso é semelhante à quantidade que pode ser fornecida em uma única entrega

Método de construção com eficiência de recursos

  • Muros de pedra seca são eficientes em recursos porque podem utilizar materiais obtidos localmente
  • Também podem usar materiais como lajes de concreto com baixa energia incorporada
  • O uso de materiais do próprio local permite transformar rochas e resíduos de demolição em componentes do muro de pedra seca

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1 comentários

 
GN⁺ 2023-11-25
Comentários do Hacker News

  • Como alguém que já construiu muros de pedra seca algumas vezes, concordo que isso é uma conquista impressionante. Decidir onde colocar cada pedra e em que orientação é uma habilidade quase zen
    Uma vez tentei cultivar flores silvestres em um muro de pedra, mas todo ano, mesmo espalhando sementes, elas caíam ou os pássaros comiam. Então meu chefe encheu algumas capsulas de cartucho de espingarda com sementes e atirou no muro, e o resultado foi perfeito. No ano seguinte, o muro estava coberto de flores

    • Isso é tecnicamente impressionante, mas também pode ter importância do ponto de vista da física da construção
      Hoje se gasta energia para quebrar rochas e depois mais energia para colá-las de novo com concreto. No fim, faz-se isso principalmente porque é a forma mais barata de reorganizar a pedra em uma estrutura com o formato e a resistência desejados
      De repente, uma alternativa ficou muito mais barata. Ainda não está pronta e é difícil substituir imediatamente concreto armado, protensão, balanços etc., mas em grandes infraestruturas ou na engenharia civil isso parece ter potencial para trazer uma melhoria termodinâmica fundamental
    • Se eu fosse fazer outro muro, talvez valesse a pena tentar uma Cornish hedge. Apesar do nome, é um muro de pedra seca com núcleo de terra, e os mais antigos normalmente ficam cobertos de flores silvestres
      O modo de construção está aqui: http://www.cornishhedges.co.uk/PDF/building.pdf
    • Um amigo tem um morro no quintal da casa, contratou alguém que entendia bem de misturas de sementes nativas da região e fez hidrossemeadura, e funcionou bem
      https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroseeding
      Não sei como chamar o que o meu chefe fez. Não é exatamente pyroseeding
    • Surpreende que as sementes tenham aguentado o calor e a pressão dos cartuchos de espingarda com carga suficiente para se cravarem na parede

  • Na Espanha, mais especificamente nas áreas rurais da Catalunha, existe uma técnica de construção chamada Pedra Seca. Literalmente significa “Dry Stone” e, basicamente, é uma forma de fazer estruturas só com pedra. Ainda hoje é usada principalmente em áreas agrícolas
    Alguns exemplos
    https://dd9de8c7b7.cbaul-cdnwnd.com/b5fbcf0e77b7b72ef95acd62...
    https://static1.ara.cat/clip/98e3619e-8dd2-4c0b-828c-254a62e...
    Busca no Google: https://www.google.com/search?client=safari&sca_esv=58408328...

    • No Reino Unido, a construção de muros de pedra seca também é muito comum. É uma técnica complexa e hoje cara, mas um muro bem feito dura mais de 100 anos sem rachar, porque as pedras se movem um pouco com as mudanças de temperatura e a água drena bem
      Além disso, dependendo do formato das pedras naturalmente encontradas na região, a disposição e a textura dos muros mudam, então a identidade local fica bem marcada
      https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_stone#/media/File%3ADry_st...
    • Recentemente vi uma estrutura parecida na cidade arqueológica de Quilmes, que remonta ao período pré-inca: https://drive.google.com/drive/folders/1-6DnSeACUPUUskeJJIuB...
      Também existe na Itália, basta pesquisar por “muretti a secco”
    • Em Mallorca, essa técnica também continua viva. Os terraços são chamados de marjades e os próprios muros, de marges
      https://ca.wikipedia.org/wiki/Marge
    • Uma vez, passando por uma estrada de terra muito remota no interior do centro do México, perto de Zacatecas, vi uma grande área cheia de muros desse tipo. Parecia ter sido algo como um antigo vinhedo, e como eu nunca tinha visto esse estilo de muro antes, achei realmente bonito
      Eu não sabia que era uma técnica originalmente vinda da Europa

  • Isso parece ser uma tecnologia capaz de mudar o jogo. Há muitos muros assim por aqui, e alguns teriam sido feitos há muito tempo por imigrantes dálmatas, enquanto outros teriam sido construídos por prisioneiros de guerra alemães. Dá muito trabalho e exige muita habilidade para construir
    Na nossa terra também há um muro feito para sustentar a encosta depois de um deslizamento, e um senhor experiente o empilhou com uma escavadeira de um jeito realmente inacreditavelmente habilidoso
    O que me deixa curioso é a segurança. Se uma pedra desse tamanho tombar, uma criança pode morrer na hora, então estruturas assim são realmente assustadoras. Muros construídos por pessoas suficientemente experientes são seguros, mas a questão é se os feitos por robôs têm o mesmo nível

  • Essa equipe tem um spin-off chamado Gravis Robotics e está fazendo coisas bem interessantes. Até o vídeo promocional inclui detalhes técnicos
    https://www.youtube.com/watch?v=yiTIXAAulzI
    https://gravisrobotics.com/

  • Muito bom. Maquinário pesado com muitos graus de liberdade é difícil de controlar para humanos, e embora existam operadores muito bons, nem todo mundo é assim
    Décadas atrás, já foi criado um sistema que conectava uma retroescavadeira a um braço de entrada de realidade virtual com retorno de força. O operador conseguia sentir os obstáculos e escavar a terra ao redor de tubos só pela sensação, mas isso não virou produto. Parece que foi uma tentativa cedo demais

    • Retorno de força é basicamente mais uma camada complicada que precisa continuar funcionando em ambientes severos
      Já vi operadores de retroescavadeira que preferem fortemente equipamentos antigos. Equipamentos novos demais têm pinos apertados demais, então não existe a “folga” que eles conseguem aproveitar. Se você observar bem, essa folga serve como entrada sensorial e, com atenção e experiência, vira feedback em tempo real
      A máquina inteira é um dispositivo de retorno de força. Não é só sentar numa cadeira confortável e puxar alavancas, e sim ficar sentado em cima de um conjunto de sistemas que respondem a cargas diferentes e cada um emite seus próprios sons
    • Hoje os operadores precisam controlar diretamente todos os movimentos do braço? Eu imaginava vagamente que esse tipo de maquinário pesado usaria cinemática inversa para ajudar o operador

  • ETH Zurich é uma escola de engenharia bastante famosa. Por algum motivo, eu a associava na cabeça ao cientista da computação Edsger Dijkstra, mas, segundo a wiki, ele nunca esteve lá
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/ETH_Zurich
    [2] https://ethz.ch/en.html
    [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Edsger_W._Dijkstra

  • https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abp9758
    https://youtu.be/P7wmotyKgXc

  • Bom resultado. Com os modelos multimodais que devem surgir, provavelmente veremos muito mais robôs com capacidades cada vez maiores. Daqui a apenas 5 anos, o mundo da robótica deve estar bem diferente
    Há alguns anúncios
    Plano da China: "…China aims to be ready to mass-produce humanoids by 2025."
    https://www.therobotreport.com/china-plans-to-mass-produce-h...
    Tesla Robot: "…it would be low cost and available to the public sometime between 2025 and 2027. " https://builtin.com/robotics/tesla-robot

    • Esses dois anúncios precisam ser vistos com bastante ceticismo. O próprio artigo compartilhado é muito cético quanto ao progresso real do robô da Tesla, e comunicados de imprensa da China muitas vezes servem mais como sinalização interna do que como transmissão de informação, então não vale a pena ler demais neles
      De qualquer forma, há empresas muito mais avançadas do que isso. A Boston Dynamics tem vários robôs muito impressionantes, mas eles ainda estão longe de ser tecnologia de consumo. A força física necessária para executar esses movimentos é muito perigosa para quem estiver por perto em caso de mau funcionamento ou defeito, e no fim das contas são máquinas pesadas
      Até animais ou pessoas, que têm um controle de movimento muito melhor, às vezes acabam machucando alguém sem querer, como pisar no pé de alguém ou esbarrar na pessoa ao se virar. Basta imaginar uma máquina de várias centenas de kg prevendo errado seu movimento e pisando no seu pé com todo o peso do corpo

  • Fico pensando quantas décadas vão levar até alguém ligar isso a uma webcam e fazer as pessoas jogarem Minecraft no mundo real

    • Trabalhando no setor de seguros, eu recomendaria não esperar por isso

  • Se escaneassem todas as pedras, parece que poderiam encaixá-las melhor. Não espero chegar a uma muralha de pedra ao estilo inca, mas parece que dariam para fazer um muro mais justo se programassem o sistema para se preocupar com isso

    • Um muro ao estilo inca é bem mais “fácil”
      Dá muito trabalho talhar as pedras para deixá-las perto de ângulos retos e acertar as faces, além de envolver perfuração, cunhas e acabamento preciso com cinzel. Mas, quando chega a hora de empilhar, o trabalho vira basicamente alvenaria, algo que os robôs já resolvem e que até já apareceu no HN
      Os muros tradicionais de pedra seca evoluíram da prática de retirar pedras ao limpar os campos e empilhá-las para reduzir o vento em campos expostos e cheios de pedras
      Empilhar e equilibrar usando as pedras exatamente no formato em que vêm, ou com apenas uma exploração prévia muito limitada e uma fila de reorganização, é um problema bem mais difícil, por isso esse trabalho é impressionante
    • Talvez fosse possível se tivessem todas as pedras desde o começo, pudessem escaneá-las e planejar o muro inteiro. Mas, do jeito atual, eles trazem as pedras uma por uma e só podem colocá-las em algum ponto da fileira superior
      Como a geometria é aleatória, parece difícil esperar encaixes justos de forma confiável com esse tipo de amostragem e estratégia de posicionamento