“Queremos usar robôs para construir uma bela arquitetura de forma mais sustenta¡vel”, disse Adriaenssens, professor associado de engenharia civil e ambiental e diretor do Form Finding Lab .

Assim, os professores formaram uma parceria com a empresa de arquitetura e engenharia Skidmore, Owings and Merrill (SOM) para criar uma instalação marcante e única para a exposição “Anatomy of Structure” da SOM em Londres em mara§o passado. Eles usaram dois robôs industriais fornecidos pela Global Robots, sediada no Reino Unido, para construir uma aba³bada de tirar o fa´lego, com 2,13 metros de altura, 3,5 metros de largura e 6,5 metros de comprimento, construa­da com 338 tijolos de vidro transparente do Poesia Glass Studio. 

De maneira cra­tica, o LightVault reduziu o uso de recursos de duas maneiras: eliminando a necessidade de formas ou andaimes durante a construção e melhorando a eficiência estrutural da aba³bada ao torna¡-la duplamente curva, o que reduziu a quantidade de material necessa¡ria. Isso são foi possí­vel devido a  força e precisão dos robôs.

“Tento descobrir o que os robôs podem fazer que os humanos não conseguem fazer bem”, disse Parascho, professor assistente de arquitetura em Princeton que desenvolveu a ideia por trás da montagem roba³tica do cofre. Parascho éo diretor do Laborata³rio CREATE Princeton , onde CREATE representa computação e roba³tica possibilitando tecnologias arquiteta´nicas.

“Meu trabalho não ésubstituir o trabalho humano automatizando-o, mas aumentar as possibilidades da arquitetura usando robôs para tarefas nas quais os humanos são bastante ruins”, disse ela. “Por exemplo, segurar um tijolo de 3 quilos [7 libras] por sete minutos - sem se mover, para permitir que a cola seque - émuito difa­cil para os humanos”.

“A construção roba³tica abre uma sanãrie de oportunidades de design e construção onde os robôs complementam o trabalho humano”, disse Alessandro Beghini, diretor associado e engenheiro estrutural saªnior da SOM, que colaborou no LightVault. “Os robôs podem ser usados ​​em locais onde seria perigoso para as pessoas trabalharem ou onde o acesso aos humanos édifa­cil.”

Os robôs são inerentemente bons na execução de movimentos precisos no Espaço, ao contra¡rio dos humanos, que precisam de guias ou estruturas de suporte para construir geometrias complexas. Foi isso que inspirou os pesquisadores a explorar o potencial das formas marcantes e inesperadas. Edvard Bruun , um Ph.D. estudante de engenharia civil e ambiental, atuou na implantação do projeto.

Ele observou que, embora os construtores humanos precisem verificar duas ou três vezes a colocação dos blocos, "aproveitando a precisão inerente dos robôs na navegação no espaço 3D, podera­amos gastar mais tempo nos concentrando em tornar o design o mais eficiente possí­vel, sem se prender aos desafios de construção física tipicamente associados a tal estrutura. ”

A equipe idealizou um processo no qual os dois robôs trabalharam juntos para montar o arco central da aba³bada sem qualquer andaime ou outro suporte. Cada roba´ colocaria um tijolo, então seguraria a estrutura enquanto o outro roba´ colocaria o pra³ximo tijolo.

“Beleza e eficiência material ou estrutural não são mutuamente exclusivas”, disse Bruun. “A construção consome muita energia e materiais. O futuro bem-estar global depende da capacidade de construir edifa­cios fortes e eficientes com a quantidade de material com que são construa­dos. Os robôs tem o potencial de nos ajudar a atingir esse objetivo a  medida que desenvolvemos melhores maneiras de utiliza¡-los em trabalhos de construção.

Isla Xi Han, um Ph.D. aluno do laboratório da Parascho, foi responsável pelo desenvolvimento e implementação do processo de fabricação da roba³tica.

“Para descrever o LightVault, eu costumo fazer uma minidança”, disse ela. “Uma forma tradicional de construir um arco éduas ma£os vindo de extremidades opostas e encontrando-se no meio superior. Enquanto isso, dois braa§os robóticos fazendo um arco estãogirando as ma£os, varrendo da esquerda para a direita. ”

Depois que os robôs terminaram de construir o arco central juntos, eles passaram a trabalhar de forma independente, cada um construindo um lado da aba³bada. Para garantir a estabilidade da estrutura inacabada, os tijolos foram colocados de forma que cada tijolo colocado suportasse o pra³ximo.

Embora a intenção da equipe fosse clara desde o ina­cio, a implementação não foi tão direta.

Para construir o cofre a tempo para a exibição de Londres, a equipe testou cada decisão com prota³tipos fa­sicos, desde modelos de prova de conceito em pequena escala atémaquetes em escala real. Um total de oito estruturas foram construa­das - algumas no Embodied Computation Lab na Princeton's School of Architecture, algumas na Global Robots e uma no espaço de exibição em Londres.

Os desafios inclua­am encontrar um sistema de conexão que manteria com segurança os tijolos de vidro no lugar uma vez montados, identificando a sequaªncia de construção certa para garantir a integridade estrutural da aba³bada e controlando os movimentos imprevisa­veis dos braa§os robóticos para que eles não colidissem um com o outro ou com seções completas da estrutura .

“Aprendi a respeitar as 'personalidades' dos robôs em vez de apenas dizer aos pobres robôs para fazerem as coisas”, disse Han. “Em um ponto, o cotovelo do roba´ estava constantemente batendo em parte da estrutura existente. Acabamos dando um passo atrás no design pretendido - e igualmente um passo adiante na colaboração humano-roba´ - para massagear a estrutura em uma forma assimanãtrica, para ajudar os robôs a se moverem mais confortavelmente durante o processo de construção. Ambas as partes estãofelizes - todos ganham. ”

Mesmo com tantos testes e esforços para prever tudo o que poderia dar errado, a equipe encontrou surpresas. “O compressor de ar que compramos para a instalação em Londres não era forte o suficiente”, disse Samantha Walker, engenheira estrutural saªnior da SOM. “Acabamos contratando um diferente e mais poderoso no último minuto. Vocaª pode gastar muito tempo se concentrando em resolver os problemas complexos e, no final, são os aparentemente a³bvios que podem causar os maiores problemas. ”

Outra vez, após prota³tipos bem-sucedidos com materiais mais leves, dois testes com os tijolos de vidro “terminaram em vidro estilhaa§ado por todo o laboratório”, disse Parascho. Uma análise cuidadosa revelou que os pra³prios robôs estavam deformando alguns centa­metros sob o peso do arco. “Isso nos fez repensar toda a sequaªncia de construção, a fim de limitar o peso ma¡ximo que os robôs deveriam suportar”, disse ela.

Mas o maior desafio foi colocado pelo COVID-19. Com metade da equipe em Londres e metade presa em casa, a construção precisava acelerar e ser conclua­da na metade do tempo inicialmente planejado. Isso significou ajustar rapidamente o projeto para diminuir o número de tijolos e chegar a um cronograma que permitisse uma construção rápida e eficiente. “No final, o sucesso da finalização do salto foi coroado pelo ala­vio de todos voltando para casa em segurança”, disse Parascho.

Embora a pandemia tenha impactado o projeto dramaticamente - o evento de abertura com mais de 600 convidados esperados foi cancelado e a equipe completa nunca se encontrou pessoalmente - “esta experiência abriu oportunidades novas e inesperadas”, disse Parascho. “Os desafios para nosso campo são enormes, variando de como trabalhar com segurança em um laboratório de roba³tica atécomo conduzir pesquisas remotamente e encontrar maneiras de se conectar a pesquisadores e outros acadaªmicos. Mas o estado atual também mudou nosso foco online, o que permite e incentiva pesquisadores de todo o mundo a se conectarem de forma mais rápida e fa¡cil. ”

Havia um forro de prata, disse Bruun. “Mostramos que os robôs são ferramentas via¡veis ​​para trabalhar em uma situação em que o distanciamento social éuma consideração importante.” O CREATE Lab estãoatualmente trabalhando no estabelecimento de uma configuração remota para permitir que alunos e pesquisadores controlem os robôs de casa e continuem suas pesquisas durante a pandemia.

“Ficou claro como os robôs são relevantes no mundo de hoje”, disse Parascho, “e como eles podem ajudar em tais crises no futuro”.