Un muro de piedra seca de 6 metros de altura construido por una excavadora autónoma

 (ethz.ch)
2 puntos por GN⁺ 2023-11-25 | 1 comentarios | Compartir por WhatsApp
  • Investigadores de ETH Zurich construyeron con la excavadora autónoma HEAP un muro de piedra seca de 6 m de alto y 65 m de largo, apilando rocas de varias toneladas y restos de demolición
  • En la construcción de muros de piedra seca, que antes dependía mucho del trabajo manual, aplicaron sensores en obra y visión artificial, para que la excavadora realizara por sí misma desde el reconocimiento de materiales hasta su agarre y colocación
  • HEAP crea un mapa 3D del sitio de construcción y registra la ubicación, el peso aproximado y el centro de gravedad de las piedras y bloques cercanos
  • Cuando el algoritmo de colocación determina la posición de cada piedra, la excavadora la coloca tal cual; en una sola unidad de trabajo puede ubicar 20 a 30 piedras
  • El uso de materiales del sitio y de losas de concreto con baja energía incorporada puede aumentar la eficiencia en el uso de recursos del proceso de construcción

Construcción de un muro de piedra seca con la excavadora autónoma HEAP

  • Investigadores de ETH Zurich emplearon la excavadora autónoma HEAP para construir un muro de piedra seca de 6 m de alto y 65 m de largo
  • El muro está ubicado dentro de un paisaje y parque planificado digitalmente y excavado de forma autónoma
  • Como materiales se usaron rocas de varias toneladas y restos de demolición
  • La construcción tradicional de muros de piedra seca requería mucho trabajo manual

Equipo de investigación y contexto del proyecto

  • En el proyecto participaron varios grupos de investigación de ETH Zurich
    • Gramazio Kohler Research
    • Robotics Systems Lab
    • Vision for Robotics Lab
    • Chair of Landscape Architecture
  • Esta aplicación de diseño se desarrolló como parte de NCCR dfab

Reconocimiento del sitio y manejo de materiales

  • HEAP usa sensores para crear de forma autónoma un mapa 3D del sitio de construcción
  • Identifica en el sitio los bloques y piedras existentes necesarios para construir el muro y determina su ubicación
  • Mediante herramientas dedicadas y enfoques de visión artificial, puede escanear y agarrar piedras grandes del entorno
  • También registra el peso aproximado y el centro de gravedad de cada piedra

Algoritmo de colocación de piedras y volumen de trabajo

  • El algoritmo determina la posición de colocación más adecuada para cada piedra
  • La excavadora coloca directamente las piedras en las posiciones definidas para levantar el muro
  • El equipo autónomo puede ubicar 20 a 30 piedras en una sola unidad de trabajo
    • Esto es similar a la cantidad que puede suministrarse en una sola entrega

Método de construcción eficiente en recursos

  • Los muros de piedra seca pueden aprovechar materiales obtenidos localmente, por lo que son eficientes en recursos
  • También pueden usarse materiales como losas de concreto con baja energía incorporada
  • Al aprovechar materiales del sitio, las rocas y los restos de demolición pueden transformarse en componentes del muro de piedra seca

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1 comentarios

 
GN⁺ 2023-11-25
Opiniones de Hacker News

  • Como alguien que ha levantado muros de piedra seca varias veces, estoy de acuerdo en que este logro es impresionante. Decidir dónde colocar cada piedra y en qué orientación es una habilidad casi zen.
    Una vez intenté cultivar flores silvestres en un muro de piedra, pero año tras año las semillas se caían o se las comían los pájaros. Entonces mi jefe llenó algunos cartuchos de escopeta con semillas y los disparó contra el muro, y el resultado fue perfecto. Al año siguiente, el muro estaba cubierto de flores.

    • Esto es sorprendente desde el punto de vista técnico, pero también podría ser significativo desde la perspectiva de la física de la construcción.
      Hoy usamos energía para triturar roca y luego más energía para volver a unirla con concreto. Al final lo hacemos para reacomodar la piedra en una estructura con la forma y resistencia que queremos y, sobre todo, para que sea barata.
      De pronto, una alternativa se volvió mucho más barata. Todavía no está en una etapa terminada y sería difícil que sustituya de inmediato al concreto armado, el pretensado, los voladizos, etc., pero parece tener el potencial de aportar una mejora termodinámica fundamental en grandes infraestructuras o en ingeniería civil.
    • La próxima vez que construyas un muro, valdría la pena probar un Cornish hedge. A pesar del nombre, es un muro de piedra seca con un núcleo de tierra, y los antiguos suelen estar cubiertos de flores silvestres.
      Aquí está cómo hacerlo: http://www.cornishhedges.co.uk/PDF/building.pdf
    • En el patio de la casa de un amigo había una ladera, así que contrató a alguien que conocía bien las mezclas de semillas locales para hacer hidrosiembra, y funcionó bien.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroseeding
      No sé cómo llamar a lo que hizo mi jefe. No es exactamente pyroseeding.
    • Es sorprendente que las semillas hayan resistido el calor y la presión de un cartucho de escopeta con suficiente pólvora como para incrustarlas en la pared.

  • En España, más específicamente en las zonas rurales de Cataluña, existe una técnica de construcción llamada Pedra Seca. Literalmente significa “Dry Stone”, y básicamente consiste en hacer estructuras solo con piedras. Todavía se usa, sobre todo en terrenos agrícolas.
    Algunos ejemplos:
    https://dd9de8c7b7.cbaul-cdnwnd.com/b5fbcf0e77b7b72ef95acd62...
    https://static1.ara.cat/clip/98e3619e-8dd2-4c0b-828c-254a62e...
    Búsqueda en Google: https://www.google.com/search?client=safari&sca_esv=58408328...

    • En el Reino Unido, levantar muros de piedra seca también es muy común. Es una técnica compleja y hoy cara, pero un muro bien construido dura más de 100 años porque las piedras se mueven un poco con los cambios de temperatura y el agua drena bien, así que la estructura no se agrieta.
      Además, la disposición y la textura del muro varían según la forma de las piedras que se obtienen naturalmente en la zona, lo que le da un carácter regional muy marcado.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_stone#/media/File%3ADry_st...
    • Hace poco vi una estructura similar, que se remonta a la época preincaica, en la ciudad arqueológica de Quilmes: https://drive.google.com/drive/folders/1-6DnSeACUPUUskeJJIuB...
      También existen en Italia; se pueden buscar como “muretti a secco”.
    • En Mallorca esta técnica también sigue viva. A las terrazas se les llama marjades, y a los muros en sí, marges.
      https://ca.wikipedia.org/wiki/Marge
    • En una zona rural del centro de México, cerca de Zacatecas, pasé por un camino de tierra muy remoto y vi una zona amplia llena de estos muros. Parecía haber sido algo como un viñedo, y como nunca había visto muros de ese tipo, me pareció realmente hermoso.
      No sabía que originalmente era una técnica venida de Europa.

  • Esto parece una tecnología capaz de cambiar las reglas del juego. Por aquí también hay muchos muros de este tipo; se dice que algunos fueron construidos hace mucho por inmigrantes dálmatas y otros por prisioneros de guerra alemanes. Construirlos requiere mucha mano de obra y un alto nivel de habilidad.
    En nuestro terreno también hay un muro hecho para sostener una ladera después de un deslizamiento, y un anciano muy experimentado lo levantó con una excavadora con una destreza realmente increíble.
    Lo que me preocupa es la seguridad. Si una piedra de ese tamaño se cae, podría matar a un niño al instante, así que estas estructuras dan bastante miedo. Un muro construido por alguien con suficiente experiencia es seguro, pero la cuestión clave es si uno hecho por un robot alcanza el mismo nivel.

  • Este equipo tiene un spin-off llamado Gravis Robotics y están haciendo cosas bastante interesantes. Incluso en su video promocional incluyen detalles técnicos.
    https://www.youtube.com/watch?v=yiTIXAAulzI
    https://gravisrobotics.com/

  • Bien. La maquinaria pesada con muchos grados de libertad es difícil de controlar para una persona, y aunque hay operadores muy buenos, no todos lo son.
    Hace décadas ya se había construido un sistema que conectaba una retroexcavadora a un brazo de entrada de realidad virtual con retroalimentación de fuerza. El operador podía sentir los obstáculos y excavar la tierra alrededor de una tubería solo con el tacto, pero nunca se convirtió en producto. Parece que fue un intento demasiado temprano.

    • La retroalimentación de fuerza añade otra capa complicada que debe seguir funcionando en entornos severos.
      He visto operadores de retroexcavadoras que prefieren fuertemente equipos viejos. Las máquinas demasiado nuevas tienen los pernos demasiado ajustados y no hay “juego” que aprovechar. Si uno observa bien, ese juego se usa como entrada sensorial y, con atención y experiencia, se convierte en retroalimentación en tiempo real.
      Toda la máquina es un dispositivo de retroalimentación de fuerza. No es simplemente sentarse en una silla cómoda y jalar palancas, sino estar sentado sobre un conjunto de sistemas que producen cada uno sus propios sonidos al responder a distintas cargas.
    • ¿Hoy los operadores tienen que controlar directamente todos los movimientos del brazo? Siempre pensé, de forma vaga, que este tipo de maquinaria pesada usaría cinemática inversa para ayudar al operador.

  • ETH Zurich es bastante famosa como escuela de ingeniería. Por alguna razón, en mi cabeza la asociaba con el informático Edsger Dijkstra, pero según Wikipedia él nunca estuvo allí.
    [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

  • Es un buen resultado. Gracias a los modelos basados en multimodalidad que vienen, habrá muchos más robots cuyas capacidades irán creciendo cada vez más. Creo que dentro de apenas 5 años el mundo de la robótica será muy distinto
    Hay algunos anuncios
    Plan de China: “…China aims to be ready to mass-produce humanoids by 2025.”
    https://www.therobotreport.com/china-plans-to-mass-produce-h...
    Robot de Tesla: “…it would be low cost and available to the public sometime between 2025 and 2027. ” https://builtin.com/robotics/tesla-robot

    • Esos dos anuncios hay que tomarlos con mucha cautela. El propio artículo compartido es muy escéptico sobre el avance real del robot de Tesla, y los comunicados de prensa chinos muchas veces son más para señales internas que para informar, así que no conviene leerlos demasiado a fondo
      De todos modos, hay empresas que están mucho más adelantadas que eso. Boston Dynamics tiene varios robots muy impresionantes, pero todavía están lejos de ser tecnología de consumo. La fuerza física necesaria para lograr esos movimientos es muy peligrosa para quienes estén cerca si hay un mal funcionamiento o una falla; en la práctica, son maquinaria pesada
      Incluso los animales o las personas, que tienen una capacidad de control del movimiento mucho mejor, a veces lastiman a alguien por accidente, pisándole el pie o golpeándolo al darse vuelta. Basta imaginar una máquina de cientos de kg que predice mal tus movimientos y te pisa el pie con todo su peso

  • Me pregunto cuántas décadas faltan para que alguien conecte esto a una webcam y haga que la gente juegue Minecraft en la vida real

    • Como alguien que trabaja en la industria de seguros, recomendaría no esperarlo

  • Si escanearan todas las piedras, creo que podrían encajarlas mejor. No espero una mampostería estilo inca, pero si lo programaran para que se fijara en eso, parecería posible construir un muro más ajustado

    • Los muros incas son mucho más “fáciles”
      Hace falta mucho trabajo para tallar las piedras hasta acercarlas a ángulos rectos y ajustar las caras; también implica perforación, cuñas y un acabado preciso con cincel. Pero una vez que llega la etapa de apilarlas, se reduce a un trabajo de albañilería, y eso ya se resolvió con robots y alguna vez apareció en HN
      Los muros tradicionales de piedra seca surgieron de quitar piedras al limpiar los campos y apilarlas para reducir el viento en campos con muchas piedras expuestas
      Apilarlas y equilibrarlas tal como vienen, o con una exploración previa muy limitada y una cola de reordenamiento, es un problema mucho más difícil, por eso este trabajo es impresionante
    • Quizá sería posible si desde el principio tuvieran todas las piedras, las escanearan y pudieran planear todo el muro. Pero el método actual toma las piedras una por una y solo puede colocarlas en algún punto de la hilada superior
      Como la geometría es aleatoria, con este método de muestreo y colocación parece difícil esperar de forma confiable un encaje ajustado