Dinding batu kering setinggi 6 meter yang dibangun oleh ekskavator otonom

 (ethz.ch)
2 poin oleh GN⁺ 2023-11-25 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Para peneliti ETH Zurich menggunakan ekskavator otonom HEAP untuk menumpuk batu berbobot beberapa ton dan sisa pembongkaran, membangun dinding batu kering setinggi 6 m dan sepanjang 65 m
  • Dengan menerapkan sensor lapangan dan visi mesin pada konstruksi dinding batu kering yang sebelumnya sangat bergantung pada pekerjaan manual, ekskavator menjalankan sendiri proses mulai dari pengenalan material hingga pengambilan dan penempatan
  • HEAP membuat peta 3D lokasi konstruksi serta mencatat posisi, perkiraan berat, dan pusat gravitasi batu serta blok di sekitarnya
  • Setelah algoritme penempatan menentukan posisi tiap batu, ekskavator meletakkannya sesuai keputusan tersebut, dan dapat menempatkan 20–30 batu dalam satu unit kerja
  • Pendekatan yang memanfaatkan material di lokasi dan pelat beton dengan energi terwujud rendah ini dapat meningkatkan efisiensi sumber daya dalam proses konstruksi

Konstruksi dinding batu kering oleh ekskavator otonom HEAP

  • Para peneliti ETH Zurich mengerahkan ekskavator otonom HEAP untuk membangun dinding batu kering setinggi 6 m dan sepanjang 65 m
  • Dinding ini ditempatkan di dalam lanskap dan taman yang direncanakan secara digital dan digali secara otonom
  • Material yang digunakan mencakup batu berbobot beberapa ton dan sisa pembongkaran
  • Konstruksi dinding batu kering konvensional membutuhkan banyak pekerjaan manual

Tim riset dan konteks proyek

  • Proyek ini melibatkan beberapa kelompok riset dari ETH Zurich
    • Gramazio Kohler Research
    • Robotics Systems Lab
    • Vision for Robotics Lab
    • Chair of Landscape Architecture
  • Aplikasi desain ini dikembangkan sebagai bagian dari NCCR dfab

Persepsi lokasi dan penanganan material

  • HEAP menggunakan sensor untuk membuat peta 3D lokasi konstruksi secara otonom
  • Sistem ini menemukan dan menentukan posisi blok dan batu yang sudah ada di lokasi dan diperlukan untuk membangun dinding
  • Melalui alat khusus dan pendekatan visi mesin, HEAP dapat memindai dan mengambil batu-batu besar di sekitarnya
  • Perkiraan berat dan pusat gravitasi tiap batu juga dicatat

Algoritme penempatan batu dan volume kerja

  • Algoritme menentukan posisi penempatan yang paling sesuai untuk tiap batu
  • Ekskavator menumpuk dinding dengan meletakkan batu secara langsung pada posisi yang telah ditentukan
  • Peralatan otonom ini dapat menempatkan 20–30 batu dalam satu unit kerja
    • Jumlah ini serupa dengan volume yang dapat dipasok dalam satu kali pengiriman

Metode konstruksi yang efisien sumber daya

  • Dinding batu kering dapat memanfaatkan material yang diperoleh secara lokal, sehingga efisien sumber daya
  • Material seperti pelat beton dengan energi terwujud rendah juga dapat digunakan
  • Pemanfaatan material di lokasi dapat mengubah batu dan sisa pembongkaran menjadi komponen dinding batu kering

Makalah dan materi terkait

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2023-11-25
Komentar Hacker News

  • Sebagai orang yang beberapa kali pernah membangun dinding batu kering, saya setuju bahwa pencapaian ini luar biasa. Menentukan batu harus diletakkan di mana dan dengan orientasi seperti apa adalah keterampilan yang hampir mendekati Zen.
    Dulu saya pernah mencoba menanam bunga liar di dinding batu, tetapi setiap tahun benih yang saya tabur jatuh atau dimakan burung. Lalu atasan saya mengisi beberapa selongsong shotgun dengan benih dan menembakkannya ke dinding, dan hasilnya sempurna. Tahun berikutnya, dinding itu tertutup bunga.

    • Ini mengesankan secara teknis, tetapi juga bisa bermakna dari sisi fisika konstruksi.
      Saat ini kita memakai energi untuk menghancurkan batu, lalu memakai energi lagi untuk merekatkannya kembali menjadi beton. Pada akhirnya itu dilakukan untuk menata ulang batu menjadi struktur dengan bentuk dan kekuatan yang diinginkan, terutama agar biayanya semurah mungkin.
      Tiba-tiba, salah satu alternatif menjadi jauh lebih murah. Ini memang belum tahap matang dan sulit untuk langsung menggantikan beton bertulang, prategang, kantilever, dan sebagainya, tetapi dalam infrastruktur besar atau teknik sipil, tampaknya ada potensi membawa peningkatan termodinamika yang mendasar.
    • Kalau lain kali membuat dinding, Cornish hedge patut dicoba. Berbeda dari namanya, ini adalah dinding batu kering dengan inti tanah, dan yang sudah tua biasanya tertutup bunga liar.
      Cara membuatnya ada di sini: http://www.cornishhedges.co.uk/PDF/building.pdf
    • Di halaman rumah teman saya ada bukit, jadi ia mempekerjakan orang yang memahami campuran benih lokal untuk melakukan hydroseeding, dan hasilnya bagus.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroseeding
      Saya tidak tahu apa sebutan untuk yang dilakukan atasan itu. Bukan sepenuhnya pyroseeding juga.
    • Menakjubkan bahwa benih-benih itu mampu menahan panas dan tekanan dari selongsong shotgun yang berisi cukup mesiu untuk membuatnya tertanam di dinding.

  • Di Spanyol, lebih spesifiknya di wilayah pedesaan Catalunya, ada teknik konstruksi bernama Pedra Seca. Secara harfiah berarti “Dry Stone”, dan pada dasarnya merupakan cara membuat struktur hanya dengan batu. Sampai sekarang masih dipakai, terutama di lahan pertanian.
    Contohnya seperti berikut.
    https://dd9de8c7b7.cbaul-cdnwnd.com/b5fbcf0e77b7b72ef95acd62...
    https://static1.ara.cat/clip/98e3619e-8dd2-4c0b-828c-254a62e...
    Pencarian Google: https://www.google.com/search?client=safari&sca_esv=58408328...

    • Di Inggris juga, pembangunan dinding batu kering sangat umum. Ini teknik yang rumit dan sekarang mahal, tetapi dinding yang dibangun dengan benar bisa bertahan lebih dari 100 tahun karena batu-batunya sedikit bergerak saat terjadi perubahan suhu dan air dapat mengalir keluar dengan baik, sehingga strukturnya tidak retak.
      Selain itu, susunan dan tekstur dinding berbeda-beda mengikuti bentuk batu yang diperoleh secara alami di sekitarnya, sehingga warna lokalnya sangat kuat.
      https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_stone#/media/File%3ADry_st...
    • Baru-baru ini saya melihat struktur serupa di kota arkeologi Quilmes yang berasal dari masa pra-Inka: https://drive.google.com/drive/folders/1-6DnSeACUPUUskeJJIuB...
      Di Italia juga ada; cari saja “muretti a secco”.
    • Di Mallorca, teknik ini juga masih hidup. Teraseringnya disebut marjades, sedangkan dindingnya sendiri disebut marges.
      https://ca.wikipedia.org/wiki/Marge
    • Saat melewati jalan tanah yang sangat terpencil di pedesaan Meksiko tengah, dekat Zacatecas, saya pernah melihat area luas yang penuh dinding seperti ini. Sepertinya dulu itu tempat semacam kebun anggur, dan karena saya baru pertama kali melihat dinding semacam ini, rasanya benar-benar indah.
      Saya tidak tahu bahwa metode ini aslinya berasal dari Eropa.

  • Ini terlihat seperti teknologi yang bisa mengubah permainan. Di sekitar sini juga banyak tembok seperti ini; sebagian konon dibuat lama sekali oleh imigran Dalmatia, dan sebagian lagi oleh tawanan perang Jerman. Membuatnya butuh banyak tenaga kerja dan tingkat keterampilan yang tinggi
    Di lahan kami juga ada tembok yang dibuat untuk menahan bukit setelah longsor, dan seorang lelaki tua yang sangat berpengalaman menyusunnya dengan ekskavator dengan keterampilan yang benar-benar luar biasa
    Yang membuat penasaran adalah keamanannya. Kalau satu batu sebesar itu roboh, anak kecil bisa tewas seketika, jadi struktur seperti ini benar-benar menakutkan. Tembok yang disusun oleh orang yang cukup terampil memang aman, tetapi pertanyaan utamanya adalah apakah yang dibuat robot juga berada pada tingkat yang sama

  • Tim ini memiliki spin-off bernama Gravis Robotics, dan mereka mengerjakan hal-hal yang cukup menarik. Video promosinya pun memuat detail teknis
    https://www.youtube.com/watch?v=yiTIXAAulzI
    https://gravisrobotics.com/

  • Bagus. Alat berat dengan banyak derajat kebebasan sulit dikendalikan manusia; ada operator yang sangat ahli, tetapi tidak semua orang seperti itu
    Puluhan tahun lalu pun pernah dibuat perangkat yang menghubungkan backhoe ke lengan input realitas virtual dengan umpan balik gaya. Operator bisa merasakan rintangan dan, hanya dengan indra peraba, menggali tanah di sekitar pipa, tetapi perangkat itu tidak pernah menjadi produk. Sepertinya percobaan itu terlalu dini

    • Umpan balik gaya berarti menambahkan satu lapisan sulit lagi yang harus terus berfungsi di lingkungan keras
      Saya pernah melihat operator backhoe yang sangat lebih menyukai mesin lama. Mesin yang terlalu baru memiliki pin yang terlalu rapat, sehingga tidak ada “kelonggaran” yang bisa dimanfaatkan. Jika diperhatikan, kelonggaran itu dipakai sebagai masukan sensorik, dan dengan perhatian serta pengalaman, menjadi umpan balik real-time
      Seluruh mesin itu adalah perangkat umpan balik gaya. Bukan sekadar duduk di kursi nyaman lalu menarik tuas, melainkan duduk di atas kumpulan sistem yang masing-masing mengeluarkan suara saat merespons berbagai beban
    • Apakah operator saat ini harus mengendalikan langsung semua gerakan lengan? Saya sempat membayangkan secara samar bahwa alat berat seperti ini akan memakai kinematika invers untuk membantu operator

  • ETH Zurich cukup terkenal sebagai sekolah teknik. Entah mengapa di kepala saya selalu terkait dengan ilmuwan komputer Edsger Dijkstra, tetapi menurut Wiki, ia tidak pernah berada di sana
    [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

  • Ini hasil yang bagus. Berkat model berbasis multimodal yang akan muncul ke depan, akan ada jauh lebih banyak robot yang kemampuannya makin berkembang. Sepertinya dunia robotika akan sangat berbeda bahkan hanya dalam 5 tahun ke depan
    Ada beberapa pengumuman
    Rencana Tiongkok: “…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

    • Kedua pengumuman itu harus diterima dengan banyak skeptisisme. Artikel yang dibagikan itu sendiri juga sangat skeptis terhadap kemajuan nyata robot Tesla, dan siaran pers dari Tiongkok sering kali lebih untuk sinyal internal daripada penyampaian informasi, jadi jangan dibaca terlalu dalam
      Bagaimanapun, ada perusahaan-perusahaan yang jauh lebih maju daripada itu. Boston Dynamics punya beberapa robot yang sangat mengesankan, tetapi masih jauh dari teknologi konsumen. Gaya fisik yang diperlukan untuk mewujudkan gerakan seperti itu sangat berbahaya bagi sekitar jika terjadi malfungsi atau cacat, dan pada dasarnya itu adalah mesin berat
      Hewan atau manusia yang kemampuan kontrol geraknya jauh lebih baik pun kadang tidak sengaja melukai orang, misalnya menginjak kaki atau berbalik lalu menyenggol orang di sebelahnya. Bayangkan saja situasi ketika mesin seberat ratusan kg salah memprediksi gerakan Anda lalu menginjak kaki Anda dengan seluruh bobot tubuhnya

  • Saya penasaran berapa puluh tahun lagi sampai ada orang yang menghubungkan ini ke webcam dan membuat orang bisa bermain Minecraft di dunia nyata

    • Sebagai orang yang bekerja di industri asuransi, saya sarankan jangan menunggu

  • Kalau semua batu dipindai, sepertinya batu-batunya bisa dipasangkan dengan lebih baik. Saya tidak berharap sampai seperti dinding batu ala Inka, tetapi kalau diprogram agar memperhatikan hal itu, rasanya bisa dibuat dinding yang lebih rapat

    • Dinding ala Inka itu justru jauh lebih “mudah”
      Memotong batu hingga mendekati sudut siku-siku dan mencocokkan permukaannya memang butuh banyak usaha, termasuk pengeboran, baji, dan penyelesaian pahat yang presisi. Namun begitu masuk tahap penyusunan, pekerjaannya berubah menjadi pekerjaan menyusun bata, dan ini sudah pernah dipecahkan dengan robot serta pernah muncul di HN
      Dinding batu kering tradisional berkembang dari cara menyingkirkan batu saat merapikan ladang, lalu menumpuk batu untuk mengurangi angin di ladang yang banyak batu tersingkap
      Menyusun dan menyeimbangkan batu sesuai bentuk yang diberikan, atau hanya dengan eksplorasi awal yang sangat terbatas dan antrean pengurutan ulang, adalah masalah yang jauh lebih sulit, jadi pekerjaan ini mengesankan
    • Mungkin bisa kalau sejak awal semua batu sudah tersedia, dipindai, dan seluruh dinding direncanakan. Namun cara saat ini mengambil batu satu per satu, dan hanya bisa meletakkannya di suatu tempat pada baris paling atas
      Karena geometrinya acak, dengan cara sampling dan penempatan seperti ini tampaknya sulit mengharapkan kecocokan yang rapat secara andal