La recherche de Virginia Tech libère la technologie robotique sur les chantiers de construction des campus

Les chercheurs de Virginia Tech lâchent un chien robot autonome sur les chantiers de construction universitaires pour étudier les applications de l’utilisation de robots pour surveiller les progrès de la construction.

Des professeurs et des étudiants de la Myers-Lawson School of Construction, au sein du College of Architecture and Urban Studies et du College of Engineering, s’associent à la Division de la planification des campus, des infrastructures et des installations et au sponsor industriel Procon Consulting pour déployer Spot, un chien robot mobile développé par Boston Dynamics, pour mener cette recherche innovante.

L’enquête expérimentale en cours cherche à savoir si le suivi de l’avancement de la construction – un processus traditionnellement dépendant de l’homme, à forte intensité de main-d’œuvre et sujet aux erreurs – peut être amélioré en tirant parti de la technologie robotique autonome pour diriger la collecte systématique de données dans les environnements de construction.

Six mois après le début de l’étude d’un an, l’équipe a récemment publié ses résultats initiaux, qui incluent les procédures d’exploitation nécessaires pour lancer des robots à pattes dans des contextes de construction dynamiques et les premières opportunités et limitations dans l’utilisation de robots à ce titre.

«L’introduction de technologies robotiques sur les chantiers de construction peut offrir de nombreuses opportunités intéressantes. La possibilité de suivre à distance l’avancement de la construction par des moyens autonomes en est un excellent exemple. D’autres opportunités sont d’améliorer l’exactitude de la collecte de données, d’accéder à des chantiers difficiles d’accès ou dangereux et de détourner les capacités du capital humain vers d’autres tâches », a déclaré Kereshmeh Afsari, professeur adjoint à la Myers-Lawson School of Construction et chercheur principal du projet. .

«Le but de cette étude est d’examiner la faisabilité des robots sur les chantiers de construction actifs et d’évaluer les défis éventuels. Les sites d’emploi sont des environnements extrêmement dynamiques, présentant des barrières de navigation humaines et physiques évolutives pour les robots. Il est nécessaire d’explorer davantage les limites d’exploitation des robots autonomes afin de renforcer l’efficacité et la sécurité en mettant en œuvre des capteurs et d’autres contrôles. »

Trois sites de construction d’immobilisations sur le campus de Blacksburg servent de toile de fond à l’étude: la communauté d’apprentissage vivant du district de la créativité et de l’innovation, Holden Hall et le Student Athlete Performance Center.

Sur les chantiers, les étudiants et les chercheurs en gestion de la construction naviguent dans Spot via la télécommande. Ils capturent des centaines de photographies à 360 degrés de l’avancement de la construction à l’aide de la caméra et de l’application de surveillance de la construction HoloBuilder montée sur le chien robot.

Pour automatiser le processus de collecte de données, des plans d’étage 2D sont chargés dans l’application et l’opérateur marque les emplacements où les données seront collectées. L’opérateur enregistre également les chemins de navigation du robot dans l’application pour une utilisation future. Les données collectées dans l’application sont analysées pour la précision et communiquées à toutes les parties prenantes du projet.

La collaboration unique entre les universitaires, les opérations et le secteur privé qui a amené Spot à Virginia Tech est aussi innovante que la recherche elle-même.

«Bien que nous aurions pu mener cette recherche en privé, de nombreuses raisons motivent notre partenariat avec Virginia Tech. L’université offre de solides capacités institutionnelles dans sa capacité d’étudier rigoureusement l’efficacité et la convivialité de la technologie. Notre intention est de développer une collaboration à long terme avec Virginia Tech afin d’étudier en permanence les technologies émergentes et d’encourager le développement de normes de robotique, d’automatisation et de systèmes d’information qui améliorent l’interopérabilité entre diverses solutions technologiques d’architecture, d’ingénierie, de construction et d’exploitation », a déclaré Steve DeVito, directeur de la technologie chez Procon Consulting.

«Les deux cofondateurs de Procon sont également de fiers anciens élèves de Virginia Tech. En tant qu’organisation, nous croyons fermement à l’investissement dans la prochaine génération de leaders de la construction. Mettre les technologies émergentes comme Spot entre les mains des étudiants est une façon de contribuer à favoriser le bassin de talents en construction pour les années à venir. »

«Le travail d’équipe a été un catalyseur directeur de cette étude. Les leaders de Procon sont des visionnaires de l’industrie. Après avoir travaillé ensemble sur un précédent projet lié à la technologie il y a environ trois ans, j’ai été ravi d’apprendre leur intérêt pour l’introduction des dernières technologies robotiques sur les chantiers de construction de Virginia Tech », a déclaré Walid Thabet, professeur à la Myers-Lawson School of Construction et co-chercheur principal.

«Nous travaillons également en étroite collaboration avec l’équipe de construction d’immobilisations de Virginia Tech depuis six ans et nous sommes reconnaissants de leur volonté continue d’ouvrir leurs sites d’emploi à nos étudiants et à nos activités de recherche.»

Les experts de l’équipe de construction d’immobilisations travaillent en étroite collaboration avec l’équipe de recherche pour permettre le déploiement de robots à pattes sur des chantiers de construction dangereux et en évolution dynamique. Les leaders de la construction d’immobilisations se sont associés à Virginia Tech Research and Innovation, Procurement, Risk Management et Office of Legal Counsel pour atténuer les risques opérationnels et établir un contrat de service juridique pour l’utilisation du robot quadrupède sur les chantiers de construction en direct.

Toutes ces parties prenantes ont également aidé l’équipe de recherche à mettre en œuvre des procédures opérationnelles standard sur les chantiers de construction d’une manière sûre pour les travailleurs humains et pour le robot.

«Nous sommes ravis d’ouvrir nos sites de construction d’immobilisations pour aider à faire progresser les missions d’enseignement et de recherche de Virginia Tech. Avec une multitude de projets de construction en cours et prévus sur le campus de Blacksburg et dans toute la Virginie, la Division de la planification, de l’infrastructure et des installations du campus se réjouit de nouer des partenariats plus créatifs avec les étudiants, nos pairs universitaires et les chefs de file de l’industrie », a déclaré Paul Ely, directeur associé de la construction d’immobilisations et des rénovations.

En outre, les entrepreneurs généraux gérant la construction de ces projets, y compris WM Jordan Company et Branch Builds, ont travaillé en étroite collaboration avec l’équipe de recherche pour enquêter sur la navigation robotisée autonome et suivre les progrès hebdomadaires sur les chantiers.

«L’adoption de la technologie sur site nécessite la collaboration et le soutien de toutes les parties prenantes du projet, et nous sommes très chanceux d’avoir le soutien de Virginia Tech Capital Construction et de leurs experts compétents ainsi que le soutien des entrepreneurs généraux dans ce projet. Au cours de l’exploitation et de l’enquête du robot sur site, nous avons une discussion approfondie avec ces représentants qui nous accompagnent chaque semaine sur les chantiers pour trouver des solutions innovantes pour l’intégration sûre et efficace des robots à pattes avec les tâches d’inspection de construction », a déclaré Afsari.

Pour les étudiants engagés dans l’étude, chaque interaction avec Spot a apporté une nouvelle opportunité de mettre en pratique les connaissances de la classe.

«Nous avons beaucoup appris sur Spot et ses capacités autonomes, en particulier sur ce qu’il peut et ne peut pas faire actuellement. Il sera très intéressant de voir comment la technologie évolue en réponse à l’intervention humaine et aux fondements opérationnels que nous construisons aujourd’hui grâce à nos recherches. Les futures applications de robots autonomes sur les chantiers de construction pourraient inclure tout, des inspections à distance, des utilitaires de géolocalisation pour soutenir les efforts de maintenance, l’identification en toute sécurité des fuites de gaz, et bien plus encore », a déclaré Srijeet Halder, Ph.D. étudiant en automatisation et robotique dans la construction. Halder dirige les efforts de modélisation des données dans l’étude.

«Malgré les restrictions causées par la pandémie, nous avons eu l’occasion de présenter nos résultats de recherche à plusieurs groupes d’étudiants, y compris des étudiants de Building Construction Capstone et des collégiens de Christiansburg», a expliqué Afsari. «Nous sommes ravis de travailler avec d’excellents étudiants dans l’équipe, diplômés et étudiants de premier cycle, passionnés par la robotique de construction et engagés à mettre en œuvre des technologies émergentes dans l’industrie de la construction qui a historiquement souffert d’un manque de solutions technologiques. Les étudiants de Virginia Tech deviendront des leaders en robotique de construction. »

Le projet de recherche devrait se terminer à l’automne 2021.

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