Робот-каменщик SAM

SAM (Semi-Automated Mason) — это полуавтоматический роботизированный комплекс, предназначенный для кладки кирпича и других стеновых материалов при строительстве зданий. Разработан американской компанией Construction Robotics. SAM представляет собой промышленного робота-манипулятора, установленного на мобильной платформе, который автоматизирует процесс укладки кирпича, но требует постоянного участия человека-оператора для выполнения вспомогательных операций, таких как подача раствора и контроль качества.

История создания

Разработка SAM началась в середине 2000-х годов в США. Компания Construction Robotics, основанная инженерами Нейтом Подкорски и Скоттом Питерсом, поставила цель создать устройство, которое повысило бы производительность и точность кирпичной кладки, снизив при этом физическую нагрузку на каменщиков. Первый прототип был представлен в 2015 году. В 2016 году робот прошёл полевые испытания на строительных площадках в штате Нью-Йорк, где продемонстрировал способность укладывать до 3000 кирпичей в смену — в 3–5 раз больше, чем средний человек-каменщик.

К 2018 году SAM прошёл несколько итераций модернизации. Были улучшены системы подачи раствора, захвата кирпича и алгоритмы управления. В 2020-х годах робот начал применяться на коммерческих объектах в США, Канаде и некоторых странах Европы. В России и странах СНГ официальные поставки SAM не осуществлялись, однако интерес к технологии проявляют крупные строительные холдинги.

Устройство и принцип работы

SAM состоит из нескольких ключевых модулей:

Мобильная платформа — колёсное шасси, которое перемещается вдоль стены по рельсам или направляющим. Платформа оснащена электроприводом и системой позиционирования.
Роботизированный манипулятор — шестиосевой промышленный робот-рука, способный захватывать кирпичи и точно укладывать их по заданной программе.
Система подачи кирпича — конвейер или магазин, который автоматически подаёт кирпичи к захвату манипулятора.
Система нанесения раствора — дозатор, который наносит цементный раствор на укладываемый кирпич или на предыдущий ряд.
Блок управления — компьютер с программным обеспечением, которое загружает 3D-модель стены и генерирует траекторию движения манипулятора.

Принцип работы

Загрузка проекта. Оператор загружает в систему управления цифровую модель стены (файл формата CAD или BIM). Программа разбивает стену на отдельные кирпичи и определяет последовательность их укладки.
Подготовка материала. Кирпичи загружаются в магазин робота. Раствор подаётся из отдельного смесителя или готовится вручную.
Цикл укладки. Манипулятор захватывает кирпич, система наносит на него раствор, после чего робот укладывает кирпич на стену с точностью до 1–2 мм. Далее манипулятор возвращается за следующим кирпичом.
Контроль качества. Оператор периодически проверяет ровность кладки, заполнение швов и при необходимости корректирует параметры укладки. Робот не способен самостоятельно исправлять ошибки, связанные с дефектами материала или неровностями фундамента.
Перемещение. После завершения участка стены платформа автоматически перемещается на следующую позицию.

Характеристики и производительность

Основные технические характеристики SAM (по данным производителя):

Скорость укладки: до 3000 кирпичей в смену (8 часов) при оптимальных условиях. Для сравнения, средний человек-каменщик укладывает 500–1000 кирпичей за смену.
Точность позиционирования: ±1 мм.
Размеры укладываемого кирпича: стандартные модульные размеры (250×120×65 мм) и их аналоги.
Тип раствора: цементно-песчаный, готовые сухие смеси.
Энергопотребление: от сети 220 В или 380 В, до 5 кВт.
Масса: около 1500 кг.
Обслуживающий персонал: 1–2 оператора (один управляет роботом, второй подносит кирпичи и раствор).

Преимущества и недостатки

Преимущества

Высокая производительность. SAM позволяет значительно ускорить возведение стен, особенно на крупных объектах с типовыми проектами.
Снижение физической нагрузки. Оператор выполняет только лёгкие вспомогательные операции, что уменьшает риск профессиональных заболеваний (например, заболеваний опорно-двигательного аппарата).
Точность и повторяемость. Робот укладывает кирпичи с высокой точностью, что снижает расход раствора и уменьшает количество брака.
Возможность работы в опасных условиях. SAM может использоваться на высоте, в зонах с ограниченным доступом или при неблагоприятных погодных условиях (в пределах допустимого диапазона температур).

Недостатки

Высокая стоимость. Цена комплекта SAM составляет от 300 000 до 500 000 долларов США (по состоянию на 2023 год), что делает его недоступным для мелких строительных компаний.
Необходимость в подготовке. Для работы с SAM требуется обученный персонал, а также адаптация строительной площадки (ровные направляющие, подвод электричества, защита от осадков).
Ограничения по сложности. Робот не способен укладывать кирпич в сложных архитектурных элементах (арки, эркеры, фигурная кладка). Для таких участков требуется ручная доработка.
Зависимость от качества материала. Кирпичи с отклонениями по размерам или геометрии могут вызывать сбои в работе захвата и укладки.
Низкая гибкость. Перенастройка SAM на другой тип кирпича или толщину стены требует времени и программной корректировки.

Применение

SAM применяется преимущественно в промышленном и коммерческом строительстве:

Возведение наружных и внутренних стен жилых и офисных зданий с типовой планировкой.
Строительство складских и производственных помещений с большими объёмами кирпичной кладки.
Реставрация и реконструкция объектов, где требуется точное воспроизведение исторической кладки (при условии использования стандартных кирпичей).
Образовательные и исследовательские проекты — SAM используется в университетах и лабораториях для изучения роботизированного строительства.

В России и странах бывшего СССР массового внедрения SAM не произошло. Основными причинами являются высокая стоимость, отсутствие сервисной инфраструктуры и преобладание монолитного и панельного домостроения, где кирпичная кладка применяется реже. Тем не менее, отдельные компании, занимающиеся элитным жильём, проявляют интерес к технологии.

Влияние на рынок труда

Появление SAM вызвало дискуссии о будущем профессии каменщика. С одной стороны, робот повышает производительность и может частично компенсировать нехватку квалифицированных кадров в строительной отрасли. С другой стороны, он не заменяет человека полностью, а лишь автоматизирует наиболее трудоёмкую часть работы. Оператор SAM должен обладать навыками программирования и контроля качества, что требует дополнительного обучения. В долгосрочной перспективе ожидается, что роботы-каменщики будут использоваться в паре с людьми, а не вытеснять их полностью.

См. также

Источники

Construction Robotics. Official website — SAM specifications and case studies.
Podkorski, N., Peters, S. «Semi-Automated Masonry: A New Approach to Bricklaying». Journal of Construction Engineering, 2016.
«Robotic Bricklayer SAM: How It Works and What It Means for Construction». Engineering News-Record, 2018.
«Роботы в строительстве: обзор технологий». Журнал «Строительство и недвижимость», 2022.
«SAM: The Semi-Automated Mason». Robotics Business Review, 2020.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →