建設ロボット：増大する労働力不足への答え？

労働力不足の拡大に直面して、建設業界はますますロボットに目を向けています。建設ロボットとは何か、そしてロボットが何ができるかを学びましょう。

建設関連の商品やサービスに対する世界の年間支出は、2021年には約10兆ドルと推定されています。建設業界は、世界のGDPの約13％を占めています。しかし、マッキンゼーグローバルインスティテュートの調査によると、このセクターの生産性の伸びは過去20年間で年間約1％に過ぎません。建築業は自動化を採用するのに時間がかかりました。この理由の1つは、建設作業の複雑さが自動化を困難にしていることです。この技術は、この課題に完全に一致するものではありませんでした。

建設用のロボット工学を提供するベンダーの数はまだ少ないです。ロボットは現在、特定のタスクのみを処理できます。

しかし、テクノロジーが成熟しているアプリケーションは数多くあります。この記事では、次のトピックを通じて建設ロボットについて説明します。

• 煉瓦工ロボット
• 鉄筋を結ぶためのロボット工学
• 乾式壁仕上げロボット
• 建設用塗装ロボット
• 自動化された建築および構造レイアウト
• サイト検査ロボティクス
• 自律型地球移動装置
• 組織に最適な建設ロボットを調達する方法

煉瓦工ロボット

煉瓦工は大変な仕事です。業界の調査によると、煉瓦工は建設作業員の中で最も高い負傷率を示しています。ロボットの石工は怪我の割合を減らすことができます。また、カリフォルニアポリテクニック州立大学が行った調査で報告されているように、生産性を400％以上向上させることができます。

ロボットがレンガを持ち上げ、グラウトを自動的に塗布します。次に、レンガを非常に正確に配置します。しかし、ロボットの煉瓦工は人間の石工に取って代わるものではありません。人はロボットを使って余分なモルタルを取り除き、結果の外観を改善します。正味の効果は、より高い品質と組み合わされた出力の著しい増加です。そして、労働者の仕事はより簡単になります。

別のアプローチは、単に煉瓦工の持ち上げを助けることです。ベンダーは、石工が重いセメントブロックを所定の位置に持ち上げるのを助ける小さな作業現場クレーンを提供しています。労働者はより少ない疲労とより低い怪我のリスクでより多くのことを成し遂げます。

ロボット煉瓦工ソリューションを提供しているベンダーはごくわずかです。それでも、彼らは実際のアプリケーションでテクノロジーを証明しています。そして、スケールアップする準備ができているようです。

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鉄筋を結ぶためのロボット工学

鉄筋コンクリート構造物は、鉄筋をワイヤーで結び付ける必要があります。鉄筋を結ぶことは構造強度を増加させません。コンクリートを流し込んだときにロッドを固定するだけです。必要ではありますが、それは画期的で反復的な仕事です。このタスクの自動化は、視覚を備えたロボットに適したアプリケーションです。ロボット機器は、橋の両側のレールに乗っています。 Advanced Construction Roboticsによると、Tybotは1時間に1,100回のタイを作ることができます。

現在、このテクノロジーはブリッジにのみ存在します。また、ベンダーの数は1つに制限されているようです。建設会社は、他の構造物に対してこのタスクを実行できるロボットを待つ必要があります。

乾式壁仕上げロボット

乾式壁を終えた労働者は、仕事関連の怪我の割合が高いです。米国政府機関は、乾式壁の設置者が最も頻繁に過度の運動と転倒に苦しんでいると報告しています。乾式壁での作業も、ほこりっぽくて汚い仕事です。

このタスクを自動化した初期の結果は、大きな期待を示しています。あるベンダーの乾式壁ロボットは、乾式壁をレベル5以上に仕上げることができます。これは滑らかさと外観の最高レベルです。ただし、ロボットは完全に自律的ではありません。作業員がロボットを誘導し、作業エリアに運び、適切なエンドエフェクタを装備します。 AIを利用したコンピュータービジョンを使用して、ロボットは泥をテープで貼り付けて貼り付けることができます。また、壁を研磨して、ほこりの99.9％を捕捉します。ほこりの捕獲は、職場をより安全で快適にします。

1人の作業員が一度に複数の乾式壁機械を管理できます。

現在、このロボットシステムは限られた地域でのみ利用可能です。コンセプトが証明されたので、より多くのロボット工学ベンダーがこの分野に参入する可能性が高いようです。

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建設用塗装ロボット

塗装ロボットは、自動車業界で長年使用されてきました。今、彼らは建設部門に参入し始めています。

インテリア塗装については、ソリューションを提供しているベンダーがかなりあります。ロボットは電池式で、ロボットアームはほとんどの壁の上部に到達できます。天井の絵は人々にとって特に骨の折れる仕事です。ロボットの画家にとって、これは問題ありません。

内装用塗装ロボットにはカメラとスキャナーが搭載されています。それらは塗装される表面をスキャンし、人間の介入なしに動作します。しかし、操作を監督するために人はまだそこにいなければなりません。作業者は、塗料の供給を補充し、ロボットを始動する前に所定の位置に移動します。一人で多くのロボットの世話をすることができ、生産性の向上を増幅します。

内装塗装ロボットは、耐火仕上げなどの他の材料を適用することもできます。仕上げはロックウールとセメントの混合物です。それは人々にとって不快な仕事であり、健康上のリスクを伴います。ロボットを使用すると、健康上のリスクが軽減され、作業がより簡単かつ迅速になります。

外装塗装は選択肢が少ないです。ドローンは、外装塗装用に提案され、テストされています。しかし、商用ソリューションがあるようには見えません。壁を登る機能を備えた外装塗装ロボットが開発中です。ロボットは真空を使って壁にしがみついています。

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自動化された建築および構造レイアウト

建物のレイアウトの自動化は、生産性の向上に大きな期待を寄せています。

現代の建築家は、大きな構造物にビルディングインフォメーションモデリング（BIM）を使用しています。 BIMは、建物全体の3Dコンピューターモデルを作成します。

適切な時点で、作業員は1階の床を作成します。次に、フレーマーは壁を配置する場所を示す地図を床に印刷する必要があります。このマッピングに現在使用されているツールには、巻尺とチョークラインが含まれます。建設作業員はラインをガイドとして使用します。このレイアウトプロセスは、時間がかかり、エラーが発生しやすくなります。 1センチでも間違えると、キャビネットや機器が部屋に収まらない場合があります。このようなエラーは非常にコストがかかる可能性があります。

レイアウトを床に印刷する自動化された方法が現在存在します。仕組みは次のとおりです。まず、建物のBIMが自律移動ロボット（AMR）にダウンロードされます。 AMRはコンクリートの床を移動します。壁の正確な位置を示す線を配置します。ロボットは、機械的、電気的、および配管（MEP）の開口部の位置も印刷します。これらの開口部にラベルを付け、その他の役立つ情報を追加します。

米国の商業建設会社であるSwinertonの職長によると、このタイプのAMRは、レイアウトの作成にかかる時間を1週間から2日に短縮することができます。フレーマーは、高層ビルの各フロアのレイアウトを作成する必要があります。したがって、時間の節約は非常に大きくなる可能性があります。

建物のレイアウトに適用されるロボット技術は、エラーを減らし、スケジュールを加速します。

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サイト検査ロボティクス

検査にロボットを採用することは、多くの業界で一般的です。そして、建設業界もこの傾向に加わり始めています。いくつかのベンダーは、建設で使用するための検査ロボットを製造しています。

建物の内部では、建設会社は車輪にロボットローバーを配備できます。外部検査には、請負業者は空中ドローンを使用できます。

多くの建設プロジェクトには、道路や橋などのインフラストラクチャの構築が含まれます。作業現場は広い範囲に及びます。空中ドローンは、写真を撮ったりビデオを録画したりして、サイト全体を飛行することができます。彼らは必要な高度に簡単に登ることができます。定期的な概要を取得することで、計画担当者は問題を特定するために必要な情報を得ることができます。ドローンがなければ、そのような検査は費用がかかるか、困難であるか、経済的に実行不可能です。

エラーを早期に検出することで、コスト超過を減らすことができます。

高度な人工知能（AI）は、詳細なコストと時間の分析をまとめることができます。これらの分析により、プロジェクトの進捗状況を正確に評価できます。ドローンによって提供されるデータは重要です。

自律移動ロボット（AMR）は、建物の内部を移動できます。一部の検査AMRは車輪を使用しますが、他の検査AMRには脚があります。レーザースキャナーを搭載したAMRは、正確な測定値を取得して記録できます。建築エンジニアは、建築時の寸法を計画と比較できます。繰り返しますが、エラーを後でではなく早く検出すると、大きな違いが生じます。早期発見はコストを削減するだけでなく、プロジェクトをスケジュールどおりに維持します。

ロボット検査は安全性の向上に役立ちます。現場検査では、がれきやその他の状態が危険を引き起こす可能性がある場所を示します。 AMRは、人々にとって危険すぎる、または窮屈すぎる領域に入る可能性があります。

さまざまなタイプの測定を行うことができます。サイトプランナーは、AMRに熱測定センサーを装備できます。超音波計装はガス漏れを検出できます。放射線測定装置は危険な状態を明らかにすることができます。

要するに、現場検査は、ロボットが存在する建設業界の一面であり、多くの利点を提供します。そして、選択できるベンダーはかなりの数あります。

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自律型地球移動装置

自律型建設車両は現在、広く使用されていません。実際、2021年には、世界中の建設機械の総売上高の1％未満の市場シェアを占めることになります。しかし、このセクターの成長は指数関数的です。市場規模は今後2年間で2倍になると予想されています。

機器製造業者協会は、ここに示されている統計の一部を提供しています。

大手メーカーは、自律型土木設備の作成に多額の投資を行ってきました。そのような機器のほとんどは現在、鉱業に集中しています。ここでそれは十分に確立されています。 2021年3月、Caterpillarは、過去6年間で20億トン以上を運搬したと発表しました。キャタピラーは、自動運転車が4,200万マイル以上走行したと述べています。これは、時間のロスなしで行われました。小松の自律型土工設備は30億トン以上を運搬しました。

これらの結果に基づいて、技術は建設の準備ができているようです。おそらく、克服すべきハードルは技術的ではなく、経済的です。

経済学に焦点を合わせて、他のベンダーは異なるアプローチを取りました。手動のアースムーバーを自動運転車に変換するための改造サービスを提供しています。ベンダーは、AI、センサー、および制御機器を既存の機器にインストールします。後付けにより、新しい機器を購入するための高額な費用を回避できます。

入場料を下げるもう一つの方法は、機器を借りることです。レンタルすることで、お客様は最初に機器を試すことができます。ユーザーは、購入する前に機器の投資収益率を評価できます。

他のレベルの自動化が建設機械に忍び寄っています。高精度が必要なタスクには、アシスト機能があります。たとえば、採点者はブレードを正確に設定する必要があります。ドライバーは物事を正しくするために多くの調整をしなければなりません。現在、この機器にはリアルタイムキネティック（RTK）GPSユニットが付属しています。ブレードは自動的に調整され、地形に応じて変化する可能性があります。

新しい安全機能により、経験の浅いドライバーははるかに少ないリスクで高価な機器を使用できます。カメラと衝突警報システムが事故を防ぎます。加速度計やその他のセンサーは、転倒に対する早期警告システムを提供します。

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組織に最適な建設ロボットを調達する方法

HowToRobotは、エンドユーザーと世界中のロボットおよび自動化サプライヤーをつなぐグローバルプラットフォームです。ロボット工学企業の世界最大のディレクトリがあります。ガイドを使用して、アプリケーションに最適な、必要なタイプのロボットを見つけることができます。

建設中のタスクの自動化をお探しの場合は、さまざまなサプライヤーからカスタマイズされたソリューションの提案を得ることができます。プロジェクトについて説明し、回答を受け取り始めてください。

また、見積もりを取得して、特定の建設ロボット、部品、コンポーネント、コンサルティングサービスなどの製品情報を受け取ることもできます。複数のベンダーから製品情報と価格を受け取ります。

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