أبنية – خاص
يشهد قطاع البناء تحولًا جذريًا مع تطور تقنيات الأتمتة والروبوتات الذكية، حيث أصبحت الحاجة إلى تحسين كفاءة العمليات وتقليل الاعتماد على العمالة البشرية أكثر إلحاحًا. في حين أن العديد من الحلول الروبوتية تم تطبيقها في مجالات النقل والتفريغ، لا تزال مرحلة تحميل الكتل تعتمد بشكل كبير على العمل اليدوي بسبب التحديات التي تفرضها البيئات غير المنظمة لمواقع البناء. الكتل الخرسانية، باعتبارها أحد العناصر الأساسية في البناء، تفتقر إلى حلول تحميل ذاتية دقيقة تضمن الاستدامة والدقة في التنفيذ.
في هذا السياق، قدم بحث بعنوان “Vision-Guided Autonomous Block Loading in a Dual-Robot Collaborative Handling Framework” نُشر في “Journal of Construction Engineering and Management” (المجلد 151، العدد 5، مايو 2025)، نظامًا روبوتيًا متطورًا يعتمد على تقنيات الرؤية الحاسوبية والذكاء الاصطناعي، ويتيح تحميل الكتل الخرسانية تلقائيًا بدقة عالية. يعتمد هذا النظام على آلية تحديد مواقع بصرية ثلاثية المراحل، مما يسهم في تحسين دقة التحكم وتقليل الأخطاء أثناء العملية.
آلية عمل نظام التحميل الذاتي.. استراتيجية الروبوتات
يعتمد نظام التحميل الذاتي باستخدام الروبوتات على نهج تحديد المواقع البصرية ثلاثي المراحل، الذي يتيح للروبوتات تحديد مواضع الكتل الخرسانية بدقة من خلال عملية متدرجة من التحديد العام إلى الدقيق. تبدأ هذه العملية بـ اكتشاف الكتلة وتحديد موقعها الأولي، حيث تعتمد الروبوتات على شبكات الرؤية العميقة التي تقوم بتحليل الصور وتحديد موقع الكتلة داخل البيئة المحيطة. هذه التقنية تتيح للروبوتات الإمساك بالكتلة تلقائيًا دون الحاجة إلى تدخل بشري، مما يقلل من الأخطاء البشرية ويسرع عملية التحميل.
في المرحلة الثانية، يتم تصحيح وضعية الكتلة أثناء الإمساك بها، وهي خطوة حاسمة لضمان دقة العمليات اللاحقة. عند إمساك الروبوت بالكتلة، يتم فحص دقة الإمساك باستخدام نماذج الرؤية الثنائية المجسمة، التي تقيس وضعية الكتلة داخل قبضة الروبوت وتساعد في تصحيح أي أخطاء حدثت أثناء عملية الالتقاط. تجمع هذه المرحلة بين تقنيات التعلم العميق والنماذج الرياضية التقليدية لضمان إمساك الكتلة بشكل محكم، مما يحسن استقرارها أثناء النقل والتكديس.
أما في المرحلة الأخيرة، فيتم تحديد الموقع النهائي للكتلة ووضعها بدقة، حيث يتم استخدام تقنيات القياس بالعلامات البصرية لإنشاء إطار مرجعي محلي يساعد في تقليل الأخطاء التراكمية أثناء التكديس. يؤدي ذلك إلى ترتيب دقيق ومتناسق للكتل الخرسانية، مما يعزز كفاءة عملية البناء. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير نظام متكامل لإنتاج بيانات محاكاة موسومة على نطاق واسع، مما يتيح تدريب الشبكات العصبية العميقة وتحسين قدرة النظام على التعرف على أنماط التكديس المختلفة وضمان تحقيق أقصى درجات الدقة في الأداء.
أثر التكنولوجيا على تحسين عمليات البناء
أظهرت التجارب المخبرية والميدانية التي أُجريت على هذا النظام أن معدل النجاح في تحميل الكتل الخرسانية باستخدام هذه الآلية بلغ 95.8٪، كما وصلت دقة التكديس إلى 2.95 ملم، مما يشير إلى قدرة النظام على تنفيذ المهام بكفاءة تفوق الطرق اليدوية التقليدية. لا يقتصر تأثير هذا النظام على تحسين الدقة، بل يمتد إلى زيادة الإنتاجية وتقليل الاعتماد على العمالة اليدوية، وهو ما يعزز الكفاءة التشغيلية ويحد من التكاليف التشغيلية في مشاريع البناء.
دور الذكاء الاصطناعي في تطوير النظام
يلعب الذكاء الاصطناعي دورًا حاسمًا في تعزيز كفاءة نظام التحميل الذاتي للكتل الخرسانية، حيث يتيح للروبوتات التعامل مع البيئات غير المنظمة لمواقع البناء بمرونة ودقة أكبر. أحد الجوانب الأساسية التي ساهم فيها الذكاء الاصطناعي هو تحليل استهلاك المواد، إذ تعتمد الأنظمة الذكية على تحليل البيانات لتوقع الطلب على المواد وتقليل الفاقد، مما يسهم في تحسين توزيع الموارد وخفض التكاليف التشغيلية. كما تساعد تطبيقات إدارة المخزون الذكية في التحكم بكميات المواد المخزنة ومنع انتهاء صلاحيتها دون استخدامها، مما يضمن استدامة العمليات وتقليل الهدر.
إضافة إلى ذلك، تلعب أنظمة إدارة المخلفات الذكية دورًا مهمًا في جعل العملية أكثر استدامة، حيث تساهم في فرز النفايات العضوية وإعادة تدويرها بطرق صديقة للبيئة، مما يقلل من البصمة الكربونية للمشاريع الإنشائية. كما تساعد هذه الأنظمة في تحسين إجراءات التخلص من المخلفات وتقليل التأثير البيئي للبناء. من خلال دمج هذه التقنيات، أصبحت الروبوتات قادرة على أداء مهام التحميل والتكديس بكفاءة أكبر، مما يسهم في تحقيق نقلة نوعية في أتمتة عمليات البناء وزيادة دقتها واستدامتها.
ختامًا.. هل الروبوتات هي مستقبل البناء؟
يمثل استخدام الأنظمة الروبوتية المعتمدة على الرؤية الذكية ثورة في صناعة البناء، حيث تتيح هذه التقنية تقليل الاعتماد على العمالة البشرية، وتحسين جودة التنفيذ، وخفض التكاليف التشغيلية. يوفر البحث المنشور في “Journal of Construction Engineering and Management” المجلد 151، العدد 5، مايو 2025 إطارًا علميًا متكاملًا لتطبيق تقنيات الذكاء الاصطناعي والرؤية الحاسوبية في عمليات تحميل الكتل الخرسانية، مما يسهم في بناء مستقبل أكثر استدامة وذكاءً.
مع استمرار التطور في هذا المجال، قد نشهد قريبًا تحولًا جذريًا في الطريقة التي تُدار بها مواقع البناء، حيث تصبح الروبوتات جزءًا لا يتجزأ من عمليات التحميل والنقل والتكديس، مما يعزز من كفاءة واستدامة قطاع التشييد والبناء عالميًا.. فهل نحن مستعدون لهذا المستقبل؟