数控机器人的建造算法应用研究

本文基于对运用数字化软件实现对以机械臂为代表的数控机器人的自动化控制的介绍,进而深入研究"数字化建造"理论中从"生成"(generating)到"建造"(fabrication)的具体实现方法。本文首先在探讨铣削(milling)、热线切割(hot wire cutting)、弯折(bending)、夹砌(gripping and stacking)等机器人建造手段如何与建造算法化与参数化设计结果进行无缝连接的基础上,重点研究如何运用数字化软件完成对上述加工方法的精确模拟以及优化加工路径以实现在现实世界中机械人对材料的数字化加工。然后尝试将这些基于数控机械人的加工方法进行分类归纳,形成一套逻辑清晰的建造算法,从而为数字化建造提供理论与实践指导。     

参数化时代的数控加工与建造

在当代参数化建筑设计思潮的推动下,数控制造技术被引入到建筑的构件加工与建造中来,并涌现出一系列具有开拓性的建造实践和研究。本文通过一系列具有代表性的实践和研究案例对各种类型进行了说明,认为从计算机内的参数化设计到数控构件加工,再到在数字化工具支持下的现场施工组装,这一完整的数字化设计建造流程代表着信息时代建筑工业发展的...     

机器人建构——探索一种工程建筑学的新范式

从数字化时代建筑师的"数字著作权"概念的辨析开始,本文一方面探讨了机器人建构是如何成为工程建筑学的新范式的,并从理论和实践的角度探讨了算法与机器作为核心技术是如何影响了以生形、模拟、迭代、优化及建造为特点的建筑设计、研究与实践全流程的;另一方面也提出机器人建构是面向可持续的高性能发展目标、人机共生的设计建造方法,并将继续指导建筑师,甚至整个建造行业,促进建筑生产体系的升级.     

数字化设计与建造技术在景观中的应用研究

在信息技术迅猛发展的背景下,设 计领域中数字化及建造技术的应用从仅关 注数字概念设计发展到更加关注“从虚拟 设计到实体建造”的完整过程。结合同济大 学数字建造技术的相关研究成果,探究了形 态自生成技术、人机交互技术、环境性能分 析技术、数控加工技术（CNC）以及传统材 料多维表达技术等数字化设计与建造技术 在景观实践中的应用。     

木构拱

木构拱将中国传统木构与数字化建造技术结合.在三周时间中,通过数字化软件以及机器人加工技术,将拱形、互承结构和人工建造相结合,完整地表达了从设计概念到实际施工全过程.首先在研究传统木构之后,确定了基本的结构单元的形式.拱体的曲面通过受力分析软件犀牛拱（Rhino Vault）生成,而互承结构单元作为结构的整体附在拱形之上,使结构受力能仅仅通过自身的受力关系实现支撑.运用千足虫（millipede）对杆件受力进行了优化,分析了多种情况下的受力关系,并最终将其归为三类尺寸.本案使用了五轴机床对材料进行了加工,确保了每一根杆件的精确度,避免了加工误差累计对后期搭建的影响.节点的连接方式是沿着杆件方向用螺钉连接.互承结构创造两套网格体系,丰富了空间感受.     

BIM技术及AI技术在装饰领域的应用研究

BIM技术、AI技术、智能建造技术是智能建造应用的核心技术.本文介绍BIM技术在装饰工程的应用,并融合AI技术针对性开发出基于BIM技术的智能放样机器人,该研究可以实现现场施工和设计模型的三维数字信息的交互,有利于智能化建造的推行.BIM技术的应用和放样机器人的研究是数字化设计和智能施工建造的两个代表性成果,是智能建造...     

机器人木构工艺

木材作为一种天然可再生的绿色 建材,在未来建筑产业化发展中具有极大潜 力。随着胶合木等生产技术的迅速提升,木 材已成为一种大尺度、低质强比的高性能 材料。随着数字化设计与建造技术的快速 发展以及新兴数字木构工艺的创新与提升, 现代木结构产业升级已经找到了重要的支 撑。数字木构以数字化结构性能找形技术 为基础,充分利用机器人精确高效的加工 能力,使复杂木构件的大批量定制生产成为 可能。江苏省园艺博览会现代木结构主题 馆项目将结构找形与机器人建造技术相结 合,同时通过结构性能优化以及参数化几 何优化技术,实现了从设计、预制到现场监 测、快速营造的全新的一体化数字建筑工 艺。苏州木结构主题馆是机器人木构产业 化的一次成功尝试。     

基于热线切割工艺的智能建造节材优化策略研究

机械臂热线切割工艺相比其他工艺如铣削加工更快速且污染更小,在非标准形态混凝土模板生产上具有极大优势,但热线切割工艺作为减材制造工艺同样伴随着巨大的材料浪费.本文以机器人热线切割工艺为例,从设计与建造两方面提出系统的节材策略.同时基于节材思维与策略进行某教学楼参数化墙的设计建造实践.     

木之建构——性能化与自动化实践

运算化设计方法与数控加工技术赋予了木构新的生命,用机器人实现木构的加工与组装成为新的范式。木之建构,既是对空间、结构、材料等传统课题的再思考,又推动了最新的数字化方法与制造技术。讨论了木构中点、线、面元素的多重角色,包括其空间性能、结构力学性能、构造性能。木构的性能化与自动化实践将空间设计、结构分析与优化、细部构造设计、加工与建造统一起来。     

基于BIM技术下装配式建筑智能建造方案设计研究

在BIM技术加持下,装配式建筑得以快速发展,而在智慧化应用背景下,BIM装配式建筑不再停留于局部应用,通过物联网、人工智能、BIM技术实现装配式建筑“智能建造”。本文探讨基于BIM技术下装配式建筑“智能化”的概念与建造方案。     

Manufacturing Reciprocities

Following in the footsteps of more progressive industries, digital fabrication in architecture is on the brink of shifting from task-specific computer numerically controlled (CNC) machines to more generic industrial robots. The change from machine hardware and control software developed to facilitate a specific fabrication process towards more open-ended and generic fabrication devices enables architects to design custom fabrication processes and machine-control protocols. Achim Menges and Tobias Schwinn present how these advanced machine capabilities expand the interface between design computation and physical materialisation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Code-Bothy: Mixed reality and craft sustainability

Code-Bothy examines traditional bricklaying using mixed reality technology. Digital design demands a re-examination of how we make. The digital and the manual should not be considered as autonomous but as part of something more reciprocal. One can engage with digital modelling software or can reject all digital tools and make and design by hand, but can we work in between? In the context of mixed-reality fabrication, the real and virtual worlds come together to create a hybrid environment where physical and digital objects are visualised simultaneously and interact with one another in real time. Hybridity of the two is compelling because the digital is often perceived as the future/emergent and the manual as the past/obsolescent. The practice of being digital and manual is on the one hand procedural and systematic, on the other textural and indexical. Working digitally and manually is about exploring areas in design and making: manual production and digital input can work together to allow for the conservation of crafts, while digital fabrication can be advanced with the help of manual craftsmanship.     

Feasibility study of large-scale mass customization 3D printing framework system with a case study on Nanjing Happy Valley East Gate

At present, the development and implementation of digital transformation are the keys to promoting high-quality industry development. The new digital fabrication method of robotic 3D printing is a research area being studied by many to tackle the issue of the declining productivity of traditional construction methods. Although many studies have been done, most of the current 3D printing projects are facing limitations in terms of scale. In order to bridge the gap, this article proposed a mass customization 3D printing framework system for large-scale projects. This article discusses how mass customization is made possible through the joint operation of the FUROBOT software and 3D printing hardware. By taking the east gate of Nanjing Happy Valley Plaza as a case study, the article demonstrates and studies the feasibility of the large-scale mass customization 3D printing framework system.     

新型数字结构集成化设计过程

参数化结构设计技术与数字设计、数字建造工具的结合,改变并重新定义了当代建筑设计的过程。研究尝试探索一种新的数字设计教育模式,将建筑设计过程与数字结构设计技术相结合,并且在各种国际教育机构中讨论实验性工作坊的成果。研究的目的在于挖掘这一系列课程在启发建筑实践创新方面的潜力。     

基于数字图像的非均质岩土工程材料的数值分析方法

提出了一种基于数字图像的非均质岩土工程结构的二维数值分析方法。以花岗岩为例,先将岩石的表面图像导入计算机中;然后采用基于彩色空间的数字图像技术将组成花岗岩的几种主要材料:长石、石英和黑云母一一分辨出来并再现岩石的细观结构;再通过一个简单的线性转换,将图像细观结构转换为矢量细观结构;最后,岩石的矢量细观结构可以与数值计算方法--有限元法或有限差分法结合,从而实现非均质岩石材料的力学分析。采用有限差分法FLAC程序来分析岩石的破坏过程。传统室内试验数值模拟表明材料的细观结构对应力分布和破坏模式有着明显的影响,基于数字图像的数值分析方法可以真实地实现岩土工程材料的非均质分析。     

高精度空调自控与节能

高精度空调系统主要靠冷热抵消方式实现精度指标,是空气调节系统中能耗最高的系统。在保证控制精度的同时,如何尽可能减少冷热抵消量,是高精度空调系统自动控制的关键。从铂电阻传感器和热敏电阻传感器的阻值/温度变化率大小、三位电动调节阀和模拟量电动调节阀运行时的增量和减量幅度、控制软件PID调节和自适应调节等技术方面进行分析。针对高精度空调系统控制精度的影响,阐述控制系统的硬件组成和软件控制方式在高精度空调系统中的选择方式,以及减少能耗抵消的途径,从而达到节能的目的。     

风景园林数字化规划设计概念谱系与流程图解

在人居环境系统日益复杂,生态环境恶化的今天,风景园林学科肩负着艰巨的责任。然而由于种种原因,风景园林规划设计的数字化进程,已落后于时代。讨论了风景园林数字化规划设计当前的困境,指出当前推广风景园林数字化规划设计的必要性。本文明确了风景园林数字化规划设计的定义、特征与概念谱系,解析了概念谱系中的主要数字化设计方法和应用软件平台,并总结出了风景园林数字化规划设计的流程图。在本文结尾,对当前数字化规划设计中存在的局限和误区进行了分析。     

从数字化编程到数字化建造

文章论述了＂前数字化＂时代、＂参数化主义＂时代以及＂多智能体＂时代的建筑数字化思想演进过程,并着重阐释了＂参数化设计＂、＂算法设计＂、＂数字化建构＂与＂数字化建造＂等基础概念。作者还从数字设计方法论角度介绍了＂建筑数字编程设计＂理论内容,阐释了＂自上而下＂的建筑几何设计方法以及＂自下而上＂的涌现理论;在编程与算法的方法论基础上,深入研究了＂建筑数字化建造＂对于数字范式革命的重要意义,涉及内容从建筑形式生成到基于建筑性能与生产方式一体化的数字化建造理论i展望了协同设计与社会多系统整合带来的建筑产业升级及建筑材料的革新。     

数字 建筑 教育——数字技术引发的思考

数字技术引发建筑设计领域的变革,并使之走向生命与数字时代,数字设计与数控制造、建筑教育与数字技术的结合将推动教育的革新。