स्वायत्त excavator ने 6 मीटर ऊंची dry stone wall का निर्माण किया

 (ethz.ch)
2 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2023-11-25 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • ETH Zurich के शोधकर्ताओं ने स्वायत्त excavator HEAP की मदद से कई टन वज़न वाले पत्थरों और demolition debris को जमाकर 6m ऊंची और 65m लंबी dry stone wall का निर्माण किया
  • dry stone wall निर्माण, जो पहले काफी हद तक manual work पर निर्भर था, में on-site sensors और machine vision लागू किए गए, जिससे material recognition से लेकर पकड़ने और placement तक excavator ने खुद काम किया
  • HEAP निर्माण स्थल का 3D map बनाता है और आसपास के पत्थरों व blocks की स्थिति, अनुमानित वज़न और center of gravity दर्ज करता है
  • placement algorithm जब हर पत्थर की जगह तय कर देता है, तो excavator उसे वहीं रखता है, और एक कार्य चक्र में 20~30 पत्थर रख सकता है
  • on-site materials और कम embodied energy वाले concrete slabs का उपयोग करने वाला यह तरीका निर्माण प्रक्रिया की resource efficiency बढ़ा सकता है

स्वायत्त excavator HEAP द्वारा dry stone wall निर्माण

  • ETH Zurich के शोधकर्ताओं ने स्वायत्त excavator HEAP का उपयोग करके 6m ऊंची और 65m लंबी dry stone wall बनाई
  • यह दीवार डिजिटल रूप से योजना बनाकर और स्वायत्त रूप से खोदे गए landscape·park के भीतर स्थापित की गई
  • सामग्री के रूप में कई टन वज़न वाले पत्थर और demolition debris का उपयोग किया गया
  • पारंपरिक dry stone wall निर्माण में काफी manual work की ज़रूरत होती थी

शोध टीम और परियोजना का संदर्भ

  • इस परियोजना में ETH Zurich के कई research groups ने भाग लिया
    • Gramazio Kohler Research
    • Robotics Systems Lab
    • Vision for Robotics Lab
    • Chair of Landscape Architecture
  • यह design application NCCR dfab के हिस्से के रूप में विकसित किया गया

साइट की पहचान और सामग्री प्रबंधन

  • HEAP sensors का उपयोग करके निर्माण स्थल का 3D map स्वायत्त रूप से तैयार करता है
  • दीवार बनाने के लिए ज़रूरी मौजूदा blocks और stones को साइट पर खोजकर उनकी स्थिति पहचानता है
  • dedicated tools और machine vision approach की मदद से यह आसपास के बड़े पत्थरों को scan करके उठा सकता है
  • हर पत्थर का अनुमानित weight और center of gravity भी दर्ज किया जाता है

पत्थर placement algorithm और कार्य क्षमता

  • algorithm हर पत्थर के लिए सबसे उपयुक्त placement position तय करता है
  • excavator तय की गई जगह पर पत्थर सीधे रखकर दीवार बनाता है
  • यह स्वायत्त उपकरण एक कार्य चक्र में 20~30 पत्थर रख सकता है
    • यह लगभग उतनी ही मात्रा है जितनी एक बार की delivery में लाई जा सकती है

resource-efficient निर्माण तरीका

  • dry stone wall स्थानीय रूप से जुटाई गई सामग्री का उपयोग कर सकती है, इसलिए यह resource efficient है
  • कम embodied energy वाले concrete slabs जैसी सामग्री भी इस्तेमाल की जा सकती है
  • on-site materials का उपयोग करके पत्थरों और demolition debris को dry stone wall के घटकों में बदला जा सकता है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2023-11-25
Hacker News की रायें

  • सूखी पत्थर की दीवार कुछ बार बनाने के अपने अनुभव से, मैं मानता हूँ कि यह उपलब्धि कमाल की है। किस पत्थर को कहाँ और किस दिशा में रखना है, यह तय करना लगभग Zen जैसी कला है
    पहले मैंने पत्थर की दीवार में जंगली फूल उगाने की कोशिश की थी, लेकिन हर साल बीज बोने पर वे गिर जाते थे या पक्षी खा जाते थे। फिर मेरे बॉस ने shotgun shells के कुछ खोखों में बीज भरकर उन्हें दीवार पर दागा, और नतीजा बिल्कुल परफेक्ट था। अगले साल दीवार फूलों से ढक गई थी

    • यह तकनीकी रूप से तो चौंकाने वाला है ही, लेकिन construction physics के लिहाज से भी मायने रख सकता है
      अभी हम चट्टानों को तोड़ने में ऊर्जा खर्च करते हैं, और फिर उन्हें concrete से जोड़ने में फिर ऊर्जा लगाते हैं। आखिरकार, पत्थरों को मनचाहे आकार और मजबूती वाली संरचना में फिर से सजाने के लिए—सबसे बढ़कर सस्ता करने के लिए—हम ऐसा करते हैं
      अचानक एक विकल्प काफी सस्ता हो गया है। यह अभी पूरा विकसित नहीं है और reinforced concrete, pretension, cantilever वगैरह की जगह तुरंत नहीं ले सकता, लेकिन बड़े infrastructure या civil engineering में यह बुनियादी thermodynamic improvement ला सकता है
    • अगली बार दीवार बनानी हो तो Cornish hedge आज़माने लायक है। नाम के उलट, यह मिट्टी के core वाली सूखी पत्थर की दीवार होती है, और पुरानी दीवारें आम तौर पर जंगली फूलों से ढकी रहती हैं
      बनाने का तरीका यहाँ है: http://www.cornishhedges.co.uk/PDF/building.pdf
    • एक दोस्त के घर के आँगन में ढलान थी, इसलिए उसने स्थानीय seed mix की अच्छी जानकारी रखने वाले किसी व्यक्ति को रखकर hydroseeding करवाई, और वह अच्छी रही
      https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroseeding
      बॉस ने जो किया उसे क्या कहें, पता नहीं। पूरी तरह pyroseeding भी नहीं
    • हैरानी की बात है कि बीजों ने इतना बारूद भरे shotgun shells की गर्मी और दबाव झेल लिया कि वे दीवार में धँस सकें

  • स्पेन में, और खासकर Catalonia के ग्रामीण इलाकों में, Pedra Seca नाम की एक निर्माण तकनीक है। शाब्दिक अर्थ “Dry Stone” है, और मूल रूप से यह सिर्फ पत्थरों से संरचनाएँ बनाने का तरीका है। आज भी इसका इस्तेमाल मुख्यतः खेती की जमीनों में होता है
    उदाहरण ये हैं
    https://dd9de8c7b7.cbaul-cdnwnd.com/b5fbcf0e77b7b72ef95acd62...
    https://static1.ara.cat/clip/98e3619e-8dd2-4c0b-828c-254a62e...
    Google search: https://www.google.com/search?client=safari&sca_esv=58408328...

    • UK में भी सूखी पत्थर की दीवार बनाना बहुत आम है। यह जटिल और अब महंगी skill है, लेकिन ठीक से बनी दीवार तापमान बदलने पर पत्थरों के थोड़ा-थोड़ा खिसकने और पानी के अच्छे drainage की वजह से संरचना में दरार नहीं आने देती, इसलिए 100 साल से ज्यादा टिकती है
      साथ ही, आसपास से स्वाभाविक रूप से मिलने वाले पत्थरों के आकार के हिसाब से दीवार की बनावट और texture बदल जाते हैं, जिससे स्थानीय पहचान साफ दिखती है
      https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_stone#/media/File%3ADry_st...
    • हाल में Quilmes archaeological city में ऐसा ही ढांचा देखा, जो Inca-पूर्व काल तक जाता है: https://drive.google.com/drive/folders/1-6DnSeACUPUUskeJJIuB...
      Italy में भी हैं, और “muretti a secco” खोज सकते हैं
    • Mallorca में भी यह तकनीक जीवित है। terraces को marjades और दीवारों को खुद marges कहा जाता है
      https://ca.wikipedia.org/wiki/Marge
    • मध्य Mexico के ग्रामीण इलाके में, Zacatecas के पास एक बहुत दूरस्थ कच्ची सड़क से गुजरते हुए मैंने ऐसी दीवारों से भरा एक बड़ा इलाका देखा था। लगता था कि पहले वह किसी vineyard जैसी जगह रही होगी, और मैंने इस तरह की दीवारें पहली बार देखी थीं, सचमुच बहुत खूबसूरत थीं
      मुझे नहीं पता था कि यह तरीका मूल रूप से Europe से आया था

  • यह तकनीक सच में खेल बदलने वाली लगती है। हमारे आसपास भी ऐसी दीवारें बहुत हैं, जिनमें कुछ बहुत पहले Dalmatian प्रवासियों ने बनाई थीं, और कुछ के बारे में कहा जाता है कि जर्मन युद्धबंदियों ने बनाई थीं। इन्हें बनाने में बहुत मेहनत लगती है और काफी कौशल भी चाहिए
    हमारी जमीन पर भी भूस्खलन के बाद पहाड़ी को थामने के लिए बनाई गई एक दीवार है, जिसे एक अनुभवी बुजुर्ग ने excavator से इतनी अविश्वसनीय निपुणता से बनाया था कि यकीन करना मुश्किल था
    मेरी जिज्ञासा सुरक्षा को लेकर है। उस आकार का एक पत्थर भी गिर जाए तो कोई बच्चा तुरंत मर सकता है, इसलिए ऐसी संरचनाएं सचमुच डराती हैं। पर्याप्त कुशल व्यक्ति द्वारा बनाई गई दीवार सुरक्षित होती है, लेकिन मुख्य सवाल यह है कि रोबोट द्वारा बनाई गई दीवार भी उसी स्तर की है या नहीं

    • अगर स्थिरता की चिंता है, तो robotic excavator का काम खत्म होने के बाद shotcrete से concrete छिड़क कर मजबूती दी जा सकती है। पता नहीं इसे भी बहुत हद तक automate किया जा सकता है या नहीं, लेकिन मौजूदा robotics तकनीक और human operator के संयोजन से यह संभव लगता है
      https://en.wikipedia.org/wiki/Shotcrete
      https://www.geostabilization.com/technology/shotcrete-robot/
      https://dawinvehicles.en.made-in-china.com/product/jBMnaOKdL...
    • जब मैं Scotland गया था, तो वहां की dry-stone walls के बारे में सुना कि वे दिखने में अस्थिर लगती हैं, इसलिए भेड़ें उन्हें धक्का नहीं देतीं
      यह सच है या लोककथा, नहीं पता, लेकिन यह सोचना दिलचस्प है कि भेड़ें स्थिर संरचनाओं को भांप लेती हैं और इंसानों ने उस संवेदना को धोखा देने का तरीका सीख लिया

  • इस टीम का Gravis Robotics नाम का एक spin-off है और वे काफी रोचक काम कर रहे हैं। उनके promo video में भी technical details हैं
    https://www.youtube.com/watch?v=yiTIXAAulzI
    https://gravisrobotics.com/

  • अच्छा है। बहुत ज्यादा degrees of freedom वाली heavy equipment को इंसानों के लिए control करना मुश्किल होता है, और कुछ operators बहुत माहिर होते हैं, लेकिन सभी ऐसे नहीं होते
    कई दशक पहले भी force feedback वाली virtual reality input arm से backhoe को जोड़ने वाला उपकरण बनाया गया था। operator बाधाओं को महसूस कर सकता था और सिर्फ संवेदना के आधार पर pipe के आसपास की मिट्टी खोद सकता था, लेकिन यह product नहीं बन पाया। शायद यह कोशिश अपने समय से बहुत आगे थी

    • force feedback का मतलब कठोर माहौल में लगातार काम करते रहने वाली एक और जटिल layer जोड़ना है
      मैंने ऐसे backhoe operators देखे हैं जो पुराने equipment को बहुत पसंद करते हैं। बहुत नया equipment होने पर pins इतने tight होते हैं कि इस्तेमाल करने लायक “play” नहीं मिलता। ध्यान से देखें तो वही play sensory input की तरह इस्तेमाल होता है, और ध्यान व अनुभव हो तो real-time feedback बन जाता है
      पूरी मशीन ही force feedback device है। आप सिर्फ आरामदायक chair पर बैठकर levers नहीं खींच रहे होते, बल्कि अलग-अलग loads पर प्रतिक्रिया देते हुए अपनी-अपनी आवाज निकालने वाले systems के समूह के ऊपर बैठे होते हैं
    • क्या अभी operators को arm की हर movement सीधे control करनी पड़ती है? मुझे धुंधला-सा लगा था कि ऐसी heavy equipment operators की मदद के लिए inverse kinematics इस्तेमाल करती होगी

  • ETH Zurich engineering school के रूप में काफी मशहूर है। न जाने क्यों मेरे दिमाग में इसका संबंध computer scientist Edsger Dijkstra से जुड़ा हुआ था, लेकिन wiki के अनुसार वे कभी वहां नहीं रहे
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/ETH_Zurich
    [2] https://ethz.ch/en.html
    [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Edsger_W._Dijkstra

    • Dijkstra, वहां रहे Niklaus Wirth के करीब थे
    • ETHZ वास्तव में काफी प्रसिद्ध है। Einstein ने भी वहीं पढ़ाई की थी
      [1] https://ethz.ch/en/the-eth-zurich/global/events/digitaler-ei...
    • ETHZ से जुड़े या पहले जुड़े रहे शोधकर्ताओं को मिले Nobel Prizes की संख्या 22 है

  • https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abp9758
    https://youtu.be/P7wmotyKgXc

  • अच्छा परिणाम है। आगे आने वाले multimodal-based models की वजह से अपनी क्षमता लगातार बढ़ाने वाले robots कहीं ज़्यादा दिखेंगे। लगता है अगले 5 साल में ही robotics की दुनिया बहुत बदल चुकी होगी
    कुछ announcements हैं
    China की योजना: “…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

    • उन दोनों announcements को बहुत छानकर ही लेना चाहिए। शेयर किए गए article में भी Tesla robot की असल progress को लेकर काफ़ी skepticism है, और China के press releases अक्सर जानकारी देने से ज़्यादा internal signalling के लिए होते हैं, इसलिए उन्हें बहुत ज़्यादा पढ़ना नहीं चाहिए
      वैसे भी उनसे काफ़ी आगे की companies भी हैं। Boston Dynamics के पास कई बहुत impressive robots हैं, लेकिन वे अभी consumer technology से काफ़ी दूर हैं। ऐसी movements लागू करने के लिए जिस physical force की ज़रूरत होती है, वह malfunction या defect होने पर आसपास के लोगों के लिए बहुत खतरनाक हो सकती है, और असल में यह भारी machinery ही है
      Movement control में कहीं बेहतर जानवर या इंसान भी कभी-कभी पैर पर चढ़ जाते हैं, या मुड़ते समय बगल वाले को लगाकर गलती से चोट पहुँचा देते हैं। बस सोचिए, सैकड़ों kg की machine आपकी movement का गलत अनुमान लगाकर अपने पूरे वजन से आपके पैर पर चढ़ जाए

  • सोच रहा हूँ कि किसी को इसे webcam से जोड़कर लोगों को real world में Minecraft खिलाने लायक बनाने में कितने दशक लगेंगे

    • insurance industry में काम करने के नाते मेरी सलाह है कि इसका इंतज़ार मत कीजिए

  • अगर हर पत्थर को scan किया जाए तो लगता है पत्थरों को बेहतर fit किया जा सकता है। Inca-style stone walls तक की उम्मीद नहीं है, लेकिन अगर इसे इस बात का ध्यान रखने के लिए program किया जाए तो शायद ज़्यादा tight wall बनाई जा सके

    • Inca-style walls कहीं ज़्यादा “आसान” हैं
      पत्थरों को लगभग right angles में तराशने और faces match कराने में बहुत मेहनत लगती है, और drilling, wedges, precise chisel finishing भी शामिल होती है। लेकिन एक बार stacking stage पर पहुँचने के बाद यह bricklaying जैसा काम रह जाता है, जिसे robots से पहले ही solve किया जा चुका है और HN पर भी आ चुका है
      पारंपरिक dry stone walls खेत साफ़ करते समय पत्थर हटाने और exposed, पत्थरों से भरे खेतों में हवा कम करने के लिए पत्थर जमा करने की विधि से विकसित हुई थीं
      दिए गए आकार में ही, या बहुत सीमित pre-search और reordering queue के साथ उन्हें जमाना और balance करना कहीं ज़्यादा कठिन समस्या है, इसलिए यह काम impressive है
    • अगर शुरुआत से ही सारे पत्थर उपलब्ध हों, उन्हें scan करके पूरी wall की planning की जा सके, तो शायद संभव हो। लेकिन मौजूदा तरीका पत्थर एक-एक करके लाता है और उन्हें सिर्फ़ कहीं की top row पर रख सकता है
      Geometry random होने की वजह से, इस तरह की sampling और placement method से tight fit को reliably expect करना मुश्किल लगता है