英国研究人员声称，飞行机器人可以建造像阿联酋哈利法塔或纽约帝国大厦一样杰出的摩天大楼，它们的高度和位置曾经被认为是不可能的。

这项由伦敦帝国理工学院和布里斯托尔大学进行的研究，探索了无人机如何自主进行空中材料沉积 —— 这一过程被称为“空中增材制造（Aerial AM）” —— 标志着空中建筑技术向前迈出了重要一步。

该方法采用空中机器人来完成不受限制的施工任务，具有明显的优势，包括高空可扩展性，难以到达的位置，以及快速按需维修。

据科学家介绍，这项技术旨在通过使用具有先进操纵装置的空中机器人来解决紧迫的全球住房和基础设施挑战，这些机器人能够克服传统建筑方法和地面机器人的局限性。

无人机建设突破

与传统的建筑方法或地面系统不同，空中机器人在不受限制的工作范围内运行，使它们能够在更高的高度上建造，并在传统方法无法进入的复杂或难以到达的地形上航行，无论是在山区、屋顶、灾区，还是在遥远的外星球上。

更重要的是，它们不需要固定的施工场地，可以成群部署，并提供卓越的灵活性和可扩展性。与此同时，它们可以缩短运输距离，减少材料消耗，并大大提高建筑工地的安全性。

为了支持这种新兴的方法，研究人员引入了为空中增材制造量身定制的自主框架，解决了飞行协调、精确材料沉积和大规模施工任务可扩展性等关键挑战。

布里斯托大学土木、航空航天和设计工程学院讲师、该研究的合著者Basaran Bahadir Kocer博士说：“尽管有了很大的进步，但在大规模自主建筑中部署空中机器人仍处于起步阶段。”“关键的障碍包括材料的耐久性、户外环境的定位系统以及多个空中单元之间的协调，”Kocer继续说道。

机械臂和3D打印龙门已经在建筑工地上使用，但它们通常是笨重的地面系统，移动性有限。这些装置很难在不平坦的地形或高海拔上发挥作用，在这些地方，灵活性至关重要。

“解决这些挑战对于释放航空增材制造在实际应用中的全部潜力至关重要，”Kocer表示。然而，早期的空中增材制造技术已经展示了快速按需维修和模块化组装技术等能力，为更广泛的跨行业应用铺平了道路。”

真实世界的试验

这项技术目前正在瑞士的DroneHub进行测试，该中心是EMPA（瑞士联邦材料科学与技术实验室）的一部分，为实验室外的飞行工程机械提供了第一个真实世界的测试平台。

空中机器人特别适合救灾，特别是在传统车辆无法到达的洪水或毁坏地区。它们可以运输建筑材料，自主建造紧急避难所。它们的潜力还延伸到难以到达的维修地点，在那里它们可以检测和修复高层建筑立面或桥梁的裂缝 —— 不需要脚手架。

Yusuf Furkan Kaya是Empa和EPFL的可持续性机器人实验室的博士研究员，也是这项研究的主要作者，他解释说，地面机器人系统通常重达几吨，需要很长的安装时间，并且在有限的范围内运行。

Kaya解释说：“另一方面，建筑无人机重量轻，移动灵活，但到目前为止，它们只存在于低技术准备水平。”“它们尚未被用于工业用途。”

如果没有轻便、稳定和可行的材料，这项技术就无法充分发挥其潜力。这也意味着建筑设计必须适应空中机器人的有限精度，确保结构的安全和可靠。

因此，研究人员的自主框架包括五个阶段，从基本的基于路线的飞行到完全独立的飞行，空中机器人可以分析他们的环境，检测错误，并实时适应设计。根据Yusuf Furkan Kaya的说法，这不仅仅是一个理论概念，而是一个实际的发展路线图。

Kaya在一份新闻稿中总结道：“我们的目标是让空中机器人了解它们正在使用什么材料，以及在什么环境中建造，并在建造过程中智能地优化最终的结构。”

该研究已发表在《科学机器人》杂志上。

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