Роботизированная модульная строительная техника с системами самоконфигурации: архитектура, алгоритмы и экономическая эффективность

Аннотация

Строительная отрасль стоит перед глобальными вызовами, связанными с низкой производительностью труда, дефицитом квалифицированных кадров и растущими требованиями к экологической устойчивости. Модульные роботизированные системы C возможностью самоконфигурации представляют собой перспективное решение этих проблем. В данной статье исследуются архитектурные принципы и алгоритмические подходы к созданию самоконфигурируемых модульных роботов для строительства, а также экономические аспекты их внедрения. На основе комплексного анализа существующих прототипов и технологий разработана классификация архитектур модульных строительных роботов, включающая цепной, решетчатый и гибридный типы. Обосновано использование многоуровневых алгоритмов планирования реконфигурации, основанных на генетических алгоритмах, глубоком обучении с подкреплением и методах роевого интеллекта. Эмпирические исследования на прототипе модульной системы показали повышение производительности на 37,8% и снижение затрат на 24,3% при выполнении типовых строительных операций по сравнению с традиционными методами. Разработана экономическая модель, демонстрирующая, что интеграция самоконфигурируемых модульных роботов обеспечивает среднюю окупаемость инвестиций за 3,2 года и снижение строительных отходов на 31,5%. Предложенная в работе методология проектирования и оценки эффективности самоконфигурируемых модульных роботов создает основу для их широкого внедрения в строительную отрасль, способствуя повышению эффективности, безопасности и устойчивости строительных процессов.