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Robots de construction :la réponse à la pénurie croissante de main-d'œuvre ?

Face aux pénuries croissantes de main-d'œuvre, l'industrie de la construction se tourne de plus en plus vers les robots. Découvrez ce que sont les robots de construction et ce qu'ils peuvent faire.

Les dépenses mondiales annuelles en biens et services liés à la construction sont estimées à environ 10 000 milliards de dollars en 2021. L'industrie de la construction représente environ 13 % du PIB mondial. Pourtant, la croissance de la productivité dans ce secteur n'a été que d'environ 1 % par an au cours des 20 dernières années, selon une étude du McKinsey Global Institute. Le secteur du bâtiment a été lent à adopter l'automatisation. L'une des raisons à cela est que la complexité des travaux de construction a rendu l'automatisation difficile. La technologie n'a pas tout à fait été à la hauteur du défi.

Le nombre de fournisseurs qui fournissent de la robotique pour la construction est encore faible. Les robots ne peuvent actuellement gérer que certaines tâches.

Mais il existe de nombreuses applications pour lesquelles la technologie est mature. Cet article explorera les robots de construction à travers les sujets suivants :

Robots de briquetage

La maçonnerie est un travail exigeant. Des études de l'industrie montrent que les maçons ont le taux de blessures le plus élevé parmi les travailleurs de la construction. Les maçons robotiques peuvent réduire les taux de blessures. Et ils peuvent augmenter la productivité de 400 % ou plus, comme le rapporte une étude réalisée par la California Polytechnic State University.

Le robot soulève la brique et applique automatiquement le coulis. Il met ensuite la brique en place avec une grande précision. Mais le maçon robotique ne remplace pas le maçon humain. Une personne travaille avec le robot pour nettoyer l'excès de mortier et améliorer l'apparence du résultat. L'effet net est une augmentation remarquable de la production combinée à une qualité supérieure. Et le travail des ouvriers devient plus facile.

Une autre approche consiste simplement à aider le maçon à soulever. Le vendeur fournit une petite grue de chantier qui aide le maçon à soulever des blocs de ciment lourds pour les mettre en place. Les travailleurs en font plus avec moins de fatigue et un risque de blessure moindre.

Il n'y a que quelques fournisseurs qui proposent des solutions de maçonnerie robotique. Pourtant, ils ont prouvé la technologie dans des applications réelles. Et il semble prêt à évoluer.

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Robotique pour attacher les barres d'armature

Les structures en béton armé doivent avoir les barres d'armature liées avec du fil. Lier les barres d'armature n'augmente pas la résistance structurelle. Il maintient simplement les tiges en place lorsque le béton est coulé. Bien que nécessaire, c'est un travail éreintant et répétitif. L'automatisation de cette tâche est une bonne application pour les robots équipés de vision. L'équipement robotique monte sur des rails de chaque côté du pont. Advanced Construction Robotics affirme que son Tybot peut fabriquer 1 100 attaches par heure.

Actuellement, cette technologie n'existe que pour les ponts. Et le nombre de vendeurs semble être limité à un. Les entreprises de construction doivent attendre des robots capables d'effectuer cette tâche pour d'autres structures.

Robots de finition de cloisons sèches

Les travailleurs qui finissent les cloisons sèches ont un taux élevé de blessures liées au travail. Les agences gouvernementales américaines signalent que les installateurs de cloisons sèches souffrent le plus souvent de surmenage et de chutes. Travailler avec des cloisons sèches est également un travail poussiéreux et sale.

Les premiers résultats de l'automatisation de cette tâche sont très prometteurs. Le robot pour cloisons sèches d'un fournisseur peut finir les cloisons sèches jusqu'au niveau 5+. C'est le niveau le plus élevé pour la douceur et l'apparence. Cependant, le robot n'est pas totalement autonome. Un ouvrier guide le robot, l'amène sur la zone de travail et l'équipe du bon effecteur. En utilisant la vision par ordinateur assistée par l'IA, le robot peut scotcher et appliquer la boue. Et il ponce également le mur, capturant 99,9 % de la poussière. Le captage de la poussière rend le lieu de travail plus sûr et plus agréable.

Un travailleur peut gérer plusieurs machines à cloisons sèches à la fois.

À l'heure actuelle, ce système robotique n'est disponible que dans une géographie limitée. Maintenant que le concept a fait ses preuves, il semble probable que davantage de fournisseurs de robotique entreront sur le terrain.

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Robots de peinture pour la construction

Les robots de peinture sont utilisés depuis de nombreuses années dans l'industrie automobile. Maintenant, ils commencent à se lancer dans le secteur de la construction.

Pour la peinture intérieure, il existe un bon nombre de fournisseurs proposant des solutions. Les robots sont alimentés par batterie et leur bras robotique peut atteindre le sommet de la plupart des murs. La peinture de plafond est une tâche particulièrement ardue pour les gens. Pour les robots peintres, ce n'est pas un problème.

Les robots de peinture pour intérieurs sont équipés de caméras et de scanners. Ils scannent les surfaces à peindre puis opèrent sans intervention humaine. Mais une personne doit toujours être là pour superviser l'opération. Le travailleur remplira la réserve de peinture et déplacera le robot en position avant de le démarrer. Une personne peut s'occuper de plusieurs robots, amplifiant l'augmentation de la productivité.

Les robots de peinture d'intérieur peuvent également appliquer d'autres matériaux, comme une finition ignifuge. La finition est un mélange de laine de roche et de ciment. C'est une tâche désagréable pour les gens et comporte des risques pour la santé. L'utilisation de robots réduit le risque pour la santé et rend le travail plus facile et plus rapide.

Pour la peinture extérieure, il n'y a pas beaucoup de choix. Des drones ont été proposés et testés pour la peinture extérieure. Mais il ne semble pas qu'il existe de solutions commerciales. Des robots de peinture extérieure sont en cours de développement et ont la capacité d'escalader les murs. Le robot utilise un aspirateur pour s'accrocher au mur.

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Aménagement architectural et structurel automatisé 

L'automatisation de l'aménagement d'un bâtiment est très prometteuse pour augmenter la productivité.

Les architectes modernes utilisent la modélisation des informations du bâtiment (BIM) pour les grandes structures. Le BIM crée un modèle informatique 3D de l'ensemble du bâtiment.

À l'endroit approprié, les ouvriers créent le rez-de-chaussée. Ensuite, un encadreur doit imprimer une carte sur le sol indiquant où positionner les murs. Les outils actuellement utilisés pour cette cartographie comprennent un ruban à mesurer et une ligne de craie. Les équipes de construction utilisent les lignes comme guide. Ce processus de mise en page est à la fois chronophage et sujet aux erreurs. Une erreur même d'un centimètre peut empêcher une armoire ou une pièce d'équipement de s'intégrer dans une pièce. De telles erreurs peuvent être très coûteuses.

Un moyen automatisé d'imprimer la mise en page sur le sol existe maintenant. Voici comment cela fonctionne. Tout d'abord, le BIM du bâtiment est téléchargé sur un robot mobile autonome (AMR). L'AMR se déplace autour du sol en béton. Il établit des lignes indiquant la position exacte des murs. Le robot imprime également l'emplacement des ouvertures mécaniques, électriques et de plomberie (MEP). Il étiquette même ces ouvertures et ajoute d'autres informations utiles.

Ce type d'AMR peut réduire le temps de production d'une mise en page d'une semaine à deux jours, selon un contremaître de Swinerton, une entreprise de construction commerciale aux États-Unis. Les encadreurs doivent créer un aménagement pour chaque étage d'un immeuble de grande hauteur. Ainsi, le gain de temps peut être assez important.

La technologie robotique appliquée à l'aménagement des bâtiments réduit les erreurs et accélère les plannings.

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Robotique d'inspection de site 

L'utilisation de robots pour l'inspection est courante dans de nombreuses industries. Et l'industrie de la construction commence à rejoindre la tendance. Plusieurs fournisseurs fabriquent des robots d'inspection pour une utilisation dans la construction.

Pour l'intérieur d'un bâtiment, les entreprises de construction peuvent déployer des rovers robotiques sur roues. Pour l'inspection externe, les entrepreneurs peuvent utiliser des drones aériens.

De nombreux projets de construction impliquent la construction d'infrastructures comme des routes et des ponts. Le chantier s'étend sur une grande surface. Des drones aériens peuvent survoler l'ensemble du site, prendre des photos et enregistrer des vidéos. Ils peuvent facilement grimper à n'importe quelle altitude nécessaire. Un aperçu régulier donne aux planificateurs les informations dont ils ont besoin pour repérer les problèmes. Sans drone, une telle inspection est coûteuse, difficile ou économiquement impossible.

La détection précoce des erreurs peut aider à réduire les dépassements de coûts.

L'intelligence artificielle (IA) avancée peut compiler des analyses détaillées des coûts et des délais. Ces analyses permettent une évaluation précise de l'avancement du projet. Les données fournies par le drone sont critiques.

Les robots mobiles autonomes (AMR) peuvent se déplacer à l'intérieur des bâtiments. Certains AMR d'inspection utilisent des roues, tandis que d'autres ont des pattes. Équipés de scanners laser, les AMR peuvent prendre et enregistrer des mesures précises. Les ingénieurs du bâtiment peuvent comparer les dimensions telles que construites à leurs plans. Encore une fois, détecter les erreurs plus tôt que plus tard fait une énorme différence. Non seulement la détection précoce réduit les coûts, mais elle maintient également le projet dans les délais.

L'inspection robotique contribue à améliorer la sécurité. L'inspection du site montre où les débris ou d'autres conditions peuvent causer un danger. Les AMR peuvent aller dans des zones trop dangereuses ou trop étroites pour les gens.

Divers types de mesures peuvent être effectués. Les planificateurs de site peuvent équiper les AMR de capteurs de mesure thermique. L'instrumentation à ultrasons peut détecter les fuites de gaz. Les équipements de mesure des rayonnements peuvent révéler des conditions dangereuses.

En somme, l'inspection de chantier est une facette de l'industrie de la construction pour laquelle les robots existent et offrent de nombreux avantages. Et il existe un grand nombre de fournisseurs parmi lesquels choisir.

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Équipement de terrassement autonome 

Les véhicules de construction autonomes ne sont actuellement pas largement utilisés. En fait, en 2021, ils détiendront une part de marché de moins de 1 % des ventes totales d'équipements de construction dans le monde. Mais la croissance de ce secteur est exponentielle. La taille du marché devrait doubler au cours des deux prochaines années.

L'Association of Equipment Manufacturers fournit certaines des statistiques présentées ici.

Les principaux fabricants ont fait d'importants investissements dans la création d'équipements de terrassement autonomes. La plupart de ces équipements sont actuellement concentrés dans l'industrie minière. Ici, c'est bien établi. En mars 2021, Caterpillar a annoncé avoir transporté plus de deux milliards de tonnes au cours des six dernières années. Caterpillar affirme que ses véhicules autonomes ont parcouru plus de 42 millions de kilomètres. Cela s'est fait sans blessure entraînant une perte de temps. L'équipement de terrassement autonome de Komatsu a transporté plus de trois milliards de tonnes.

Sur la base de ces résultats, il semble que la technologie soit prête pour la construction. Peut-être que les obstacles à surmonter ne sont pas technologiques et sont plutôt économiques.

En se concentrant sur l'économie, d'autres fournisseurs ont adopté une approche différente. Ils offrent des services de modernisation pour convertir les engins de terrassement manuels en véhicules autonomes. Le fournisseur installe l'IA, les capteurs et l'équipement de contrôle dans l'équipement existant. Le rétrofit permet d'éviter le coût élevé d'achat d'un nouvel équipement.

Une autre approche pour réduire le coût d'entrée est de louer l'équipement. En louant, le client peut d'abord essayer le matériel. Les utilisateurs peuvent évaluer le retour sur investissement de l'équipement avant de l'acheter.

D'autres niveaux d'automatisation s'infiltrent dans les équipements de construction. Les tâches qui nécessitent une grande précision voient des fonctionnalités d'assistance. Par exemple, les niveleuses doivent régler leurs lames avec précision. Le conducteur doit faire de nombreux ajustements pour bien faire les choses. Désormais, cet équipement est livré avec une unité GPS cinétique en temps réel (RTK). La lame s'ajuste d'elle-même et peut changer avec le terrain.

De nouvelles fonctions de sécurité permettent aux conducteurs inexpérimentés d'utiliser des équipements coûteux avec beaucoup moins de risques. Les caméras et les systèmes d'avertissement de collision préviennent les accidents. Les accéléromètres et autres capteurs fournissent des systèmes d'alerte précoce contre le basculement.

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Comment trouver le robot de construction idéal pour votre organisation

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