Autonomisen robotin käyttö työnjohdon tehtävien tukena

Abstract

Rakennusalalla tuottavuus ei ole kasvanut muiden teollisuuden alojen tahtiin. Tämän vuoksi työssä esitetään tekoälypohjaisten järjestelmien käyttöä työnjohdon tehtävien tukena. Tämä on yksi vaihtoehto sekä tuottavuuden, että muiden rakennusalan ongelmien ratkaisuksi. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka autonomiset robotit voivat tehostaa rakennusprosessien seurantaa ja korvata työnjohtoa toistuvissa visuaalisissa tarkastuksissa. Autonomisen robotin keskeiset piirteet ovat autonominen liike, sekä konenäköön perustuva tarkastelu.

Työn alkuosassa tarkastellaan robotiikan roolia rakennusalalla ja erilaisten autonomisten robottien, kuten dronejen ja jaloilla kulkevien robottien soveltuvuutta työmaaympäristöihin. Kirjallisuuskatsauksen perusteella nelijalkainen robotti pystyy parhaiten vastaamaan monimutkaisen työmaaympäristön haasteisiin. Kuitenkin droneperusteiset järjestelmät ovat erilaisen tutkimusten kiinnostuksen kohteena myös rakennusalalla.

Paksujen ja tiiviiden materiaalien takia rakennuksen sisätiloista puhutaan GPS-estyneenä alueena. Tämä tarkoittaa, että on pyrittävä käyttämään vaihtoehtoisia paikannusmenetelmiä. Autonomisessa liikkeessä erityistä huomiota kiinnitettiin SLAM menetelmän mahdollisuuksiin robotin paikannuksessa. Useista SLAM menetelmään perustuvista algoritmeista valikoitui Nav2 sen toimivan kokonaisuuden vuoksi. Nav2 algoritmi on jo käytössä kaupallisissakin tarkoituksissa, kuten teollisuuden varastoissa. Sen mahdollisuuksia rakennustyömaalle onkin kannattavaa selvittää.

Työn kokeellisessa osuudessa robotti kulki Nav2 työkalun avulla simuloidussa asuinkerrostalokohteen kerroksessa. Kokeessa haluttiin selvittää autonomisen laitteiston mahdollisuuksia turvallisuuden, aikataulun, sekä laadun valvonnan näkökulmasta. Konenäkö opetettiinkin tunnistamaan näihin aiheisiin liittyviä objekteja, kuten suojalaseja ja puulattioita. Kokeen lopputuotteena tulostettiin lista ja kartta tunnistetuista objekteista ja niiden sijainneista.

Kirjallisuuden ja kokeen perusteella konenäöllä on potentiaalia tunnistaa erinäisiä rakennusalan objekteja. Kuitenkin tunnistettuja haasteita olivat varsinkin hämärät tilat ja valmiin koulutusdatan puute. Koulutusdatan puute näkyi myös kokeessa tunnistuksen laadussa. Ilman riittävää koulutusdataa osa kappaleista tunnistettiin väärin tai ei ollenkaan.

Autonomiset robotit voivat merkittävästi parantaa rakennusalan tehokkuutta, mutta käytän-nön toteutuksessa on vielä kehitystarpeita. Varsinkin robottien käyttämät mittaussensorit toivat tarkastuksille uudenlaista lisäarvoa, jota ihmisen on vaikea tuottaa. Nykyinen kehitys keskittyy varsinkin visuaalisiin tarkastuksiin ja rakennustyöntekijöiden tehtävien korvaaminen ei ole lähitulevaisuudessa todennäköistä. Kuitenkin teknologian kehittyessä ja sensorifuusion parantuessa autonomisten robottien rooli voi laajentua kohti älykkäämpää päätöksentekoa ja laajempaa työmaaseurantaa.