Robotlar ve Mimarlık Üzerine Düşündüren Yapı Anatomisi Enstalasyonu

Bir sonraki büyük gerçeklik, insanların ve robotların birleşik çalışmasıdır. Artık günümüzde, yeni bir geleceği gerçekleştirmek için insan ve makinenin el ele koordine ettiği yeni bir yolculuk başlıyor. Robotlar şimdiden tasarım dünyasına adım attı ve daha iyi performans göstermek için her gün geliştiriliyorlar. İki Princeton araştırmacısı, geçtiğimiz mart ayında Londra'daki SOM sergisi “Anatomy of Structure” için çarpıcı ve benzersiz bir enstalasyon yaratmak üzere mimarlık ve mühendislik firması Skidmore, Owings ve Merrill (SOM) ile ortaklık kurdu.

Mimar Stefana Parascho ve Mühendis Sigrid Adriaenssens, karmaşık formlar oluştururken bile inşaatı basitleştirmek için robotları kullanmayı hayal ettiler. İnşaat ve çevre mühendisliği doçenti ve Form Bulma Laboratuvarı direktörü Adriaenssens, “Güzel mimariyi daha sürdürülebilir bir şekilde inşa etmek için robotları kullanmak istiyoruz” dedi.

Robotları Kullanırken Tasarımda Tasarruf Sağlama

Poesia Glass Studio'dan 338 şeffaf cam tuğladan yapılmış, 7 fit yüksekliğinde, 12 fit genişliğinde ve 21 fit uzunluğunda nefes kesici bir kasa inşa etmek için İngiltere merkezli Global Robots tarafından tedarik edilen iki endüstriyel robotu kullandılar. LightVault, kaynak kullanımını kritik olarak iki şekilde azalttı: inşaat sırasında form veya iskele ihtiyacını ortadan kaldırarak ve kasayı iki kat kavisli hale getirerek ve dolayısıyla gereken malzeme miktarını azaltıp kasanın yapısal verimliliğini artırarak. Bu sürdürülebilir mimari enstalasyon, ancak robotların gücü ve hassasiyeti sayesinde mümkün oldu.

Kasanın robotik montajının arkasındaki fikri geliştiren Princeton'da mimarlık profesörü olan Parascho, “Bu çalışmada insanların iyi yapamayıp robotların neler yapabileceğini bulmaya çalıştım” dedi. Parascho, CREATE'in Mimari Teknolojileri Etkinleştiren Hesaplama ve Robotik anlamına geldiği CREATE Laboratuvarı Princeton'ın yöneticisidir. “Benim işim, insan emeğini otomatikleştirerek yerine koymaya çalışmak değil, insanların oldukça kötü olduğu görevler için robotları kullanarak mimarinin olanaklarını artırmaktır. Örneğin, 3 kilogramlık bir tuğlayı yedi dakika boyunca tutmak, hareket etmeden yapıştırıcının kurumasını sağlamak adına, insanlar için çok zordur."

Mimarlıkta Robotların Faydaları

LightVault üzerinde iş birliği yapan SOM'da yönetici yardımcısı ve kıdemli yapı mühendisi Alessandro Beghini, "Robotik yapı, robotların insan işini tamamladığı çeşitli tasarımlar ve inşaat fırsatları sunuyor. İnsanların çalışmasının tehlikeli olacağı veya insanlara erişimin zor olduğu yerlerde robotlar kullanılabilir.” diyor. Robotlar, karmaşık geometriler oluşturmak için kılavuzlara veya destek yapılarına ihtiyaç duyan insanlardan farklı olarak, uzayda kesin hareketler gerçekleştirmede doğası gereği iyidir. Robotların bu özellikleri, araştırmacılara çarpıcı ve beklenmedik şekillerin potansiyelini keşfetme konusunda ilham veriyor.

İnşaat ve çevre mühendisliği alanında doktora öğrencisi olan Edvard Bruun, “Yapı Anatomisi” projesinin uygulanmasında robotlarla beraber çalıştı. Bruun, “İnsan inşaatçıların blokların yerleşimini iki ve üç kez kontrol etmeleri gerekir. Robotların 3B uzayda gezinmedeki doğal hassasiyetinden yararlanarak, tasarımı mümkün olduğunca verimli hale getirmeye odaklanmak için daha fazla zaman harcayabiliriz. Robotlar sayesinde, tipik olarak böyle bir yapıyla ilişkilendirilen fiziksel inşaat zorluklarında çıkmaza girmeden bu tasarımları başarabiliriz.” diyor. Ekip, herhangi bir iskele veya başka bir destek olmaksızın kasanın merkezi kemerini birleştirmek için iki robotun birlikte çalıştığı bir süreç tasarladı. Her robot bir tuğla yerleştirecek, ardından diğer robot bir sonraki tuğlayı yerleştirirken yapıyı tutacaktır.

Bruun, "Güzellik, malzeme veya yapısal verimlilik birbirini dışlamaz" dedi. İnşaatta, enerji ve malzeme yoğundur. Gelecekteki küresel refah, inşa edildikleri malzeme miktarıyla verimli olan önemli binalar inşa edebilmeye bağlıdır. Robotlar, inşaat işlerinde onları kullanmanın daha iyi yollarını geliştirirken bu hedefe ulaşmamıza yardımcı olma potansiyeline sahiptir.” dedi.

Robotlarla İş Birliği İçinde Tasarım

Parascho'nun laboratuvarında doktora öğrencisi olan Isla Xi Han, Yapı Anatomisi kurulumunun robotik üretim sürecini geliştirmekten ve uygulamaktan sorumluydu. Han, "LightVault’u tanımlamak için mini bir dans yapma eğilimindeyim. Bir kemer inşa etmenin geleneksel bir yolu, iki elin zıt uçlardan gelip üst ortada buluşmasıdır. Bu sırada, iki robotik kol, bir yay yapan elleri soldan sağa doğru sallıyor." dedi. Robotlar merkezi kemeri birlikte inşa etmeyi bitirdikten sonra, her biri kasanın bir tarafını inşa ederek bağımsız çalışmaya geçiyor. Bitmemiş yapının sağlamlığını sağlamak için yeni yerleştirilen her tuğla bir sonrakini destekleyecek şekilde konuşuyor.

Takımın niyeti başından beri açık olsa da, uygulama o kadar basit değildi. Yapı Anatomisi için kasayı zamanında inşa etmek isteyen ekip, her kararı küçük ölçekli kavram çizimlerinden tam ölçekli maketlere kadar fiziksel prototiplerle test etti. Bazıları Princeton Mimarlık Okulu'ndaki Embodied Computation Lab'de, bazıları Global Robots'ta ve biri Londra'daki sergi alanında olmak üzere toplam sekiz yapı inşa edildi. Zorluklar arasında, monte edildikten sonra cam tuğlaları güvenli bir şekilde yerinde tutacak bir bağlantı sistemi bulmak, kasanın yapısal bütünlüğünü sağlamak için doğru inşaat sırasını belirlemek ve birbirleriyle çarpışmamaları için robotik kolların öngörülemeyen hareketlerini kontrol etmek vardı.

Han, “Zavallı robotlara bir şeyler yapmalarını söylemek yerine robotların kişiliklerine saygı duymayı öğrendim” dedi. “Bir noktada robotun dirseği sürekli olarak mevcut yapının bir kısmına çarpıyordu. Robotların inşaat süreci boyunca daha rahat hareket etmelerine yardımcı olmak adına, yapıya asimetrik bir hava vereceğimiz tasarımda bir adım geri attık. Aslında bu durum, insan-robot iş birliğinde eşit derecede bir adım oldu. Her iki taraf da mutlu oldu.” Bu kadar çok teste ve yanlış gidebilecek her şeyi tahmin etmeye yönelik çabalara rağmen, ekip sürprizlerle karşılaştı. SOM'da kıdemli bir yapı mühendisi olan Samantha Walker, "Londra kurulumu için satın aldığımız hava kompresörü yeterince güçlü değildi. Son anda farklı, daha güçlü bir kaynak bulduk.” dedi.

Pandeminin Tasarıma Etkileri

Parascho, başka bir zaman, daha hafif malzemelerle yapılan başarılı prototiplerden sonra, cam tuğlaların kullanıldığı iki testin "laboratuarın her yerinde parçalanmış camla sonuçlandığını" söyledi. Dikkatli bir analiz, robotların kendilerinin kemerin ağırlığı altında birkaç santim deforme olduğunu ortaya çıkardı. "Bu, robotların taşıması gereken maksimum ağırlığı sınırlamak için tüm inşaat dizisini yeniden düşünmemize neden oldu" dedi. Ancak en büyük zorluk COVID-19 tarafından ortaya çıktı. Takımın yarısı Londra'da, yarısı da evde mahsur kaldığı için inşaatın hızlandırılması ve başlangıçta planlanan sürenin yarısında tamamlanması gerekiyordu. Bu, tuğla sayısını azaltmak için tasarımın hızla ayarlanması, aynı zamanda hızlı ve verimli inşaata izin verecek bir program oluşturulması anlamına geliyordu.

Parascho, "Sonunda, kasayı tamamlamanın başarısı, herkesin güvenli bir şekilde eve dönmesinin rahatlığıyla zirveye ulaştı. Pandemi projeyi çarpıcı biçimde etkilerken (600'ün üzerinde beklenen misafirin yer aldığı “Yapı Anatomisi” sergisinin açılış etkinliği iptal edildi ve tüm ekip hiçbir zaman yüz yüze görüşemedi) bu deneyim yeni ve beklenmedik fırsatların kapısını açtı.” dedi. “Bir robotik laboratuvarında nasıl güvenli bir şekilde çalışılacağından, araştırmaların uzaktan nasıl yürütüleceğine, hatta araştırmacılarla ve diğer akademisyenlerle bağlantı kurmanın yollarını bulmaya kadar, alanımız için zorluklar çok büyük. Ancak mevcut durum, aynı zamanda, dünyanın her yerinden araştırmacıların daha hızlı ve kolay bir şekilde bağlantı kurmasını sağlayan ve teşvik eden çevrimiçi odağımızı da değiştirdi.”

Bruun, “Elimizde bir gümüş kemer vardı. Bu kemer ile sosyal mesafenin önemli olduğu bir durumda robotların çalışmak için uygun araçlar olduğunu gösterdik." dedi. CREATE Lab şu anda öğrencilerin ve araştırmacıların robotları evden kontrol etmelerine ve pandemi boyunca araştırmalarına devam etmelerine izin vermek için uzaktan bir kurulum kurmaya çalışıyor. Parascho, “Robotların günümüz dünyasında ne kadar alakalı olduğu ve gelecekte bu tür krizlerde nasıl yardımcı olabilecekleri netleşti” dedi.

“Yapı Anatomisi” enstalasyonu üzerinde çalışan Princeton araştırma ekibi, Chase Galis, Lukas Fuhrimann'ın desteğiyle Stefana Parascho, Sigrid Adriaenssens, Isla Xi Han, Edvard Bruun, Ian Ting, Lisa Ramsburg, Vittorio Paris ve Nicola Lepora'dan oluşuyor. Gray Wartinger ve Bill Tansley. SOM'un ekibinde Alessandro Beghini, Samantha Walker, Michael Cascio, David Horos, Mark Sarkisian, Masaaki Miki, Max Cooper, Stuart Marsh, Matteo Tavano, Dmitri Jajich ve Arthur Sauvin yer alıyor. Proje, Delft Teknoloji Üniversitesi'nden Faidra Oikonomopoulou, Telesilla Bristogianni'nin desteği ve Global Robots, Poesia Glass ve New Pig Corporation'ın sponsorluğunda yürütülmüştür.