Neuron机器人木构,南京 / 东南大学建筑运算与应用研究所 结合了运算化设计和机器人制造技术

Neuron木构结合了运算化设计(Computational Design)和机器人制造(Robotic Fabrication)技术,在南京大学校园内建成了约7米跨度的新型木质构筑物。构件之间的连接完全由榫卯实现,无需钉子、胶水或螺栓固定。

▼木制穹顶跨度约七米,校园内的行人可在其中穿梭或停留,the pavilion has a seven-meter span which can accommodate pedestrians around the courtyard.

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▼从构筑物内部仰视庭院,look up from the pavilion.

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设计团队在Java编程语言下开发了迭代优化算法,生成纯压力(表面无剪力)薄壳曲面,并结合现场庭院内的人流为构筑物设置了合理的开口位置与大小。整个曲面由61个形似神经元细胞(Neuron)的异形木构件组成。构件的设计充分考虑了力学性能、构造合理性、可加工性、视觉效果等因素。每个构件的“触角”用来传递构件之间的压力,而触角之间形成的孔洞在整个曲面上体现出独特的韵律。

▼木构件之间的孔洞形成了独特的韵律,these holes endow the entire surface with a unique pattern.

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所有木构件的制造都由数控加工完成:先由CNC(Computer Numeric Control)木工机从25mm桦木胶合板上切割出构件的轮廓,再由Kuka六轴机器人完成每个构件“触角”处的榫卯加工。全新的榫卯构造设计,一方面确保了连接的有效性和便捷性,另一方面充分结合了机器人铣削加工的特性。设计团队用Java程序输出木工机的G-code代码和Kuka机器人的KRL代码,并发布了http://javakuka.com开源代码库,完全实现了机器人运动编程的自主化。

Neuron木构的建成体现了数字化设计与智能制造相结合的优势,预示着建筑设计智能化和建造智能化的未来。该项目从头至尾无需任何(纸质或数字化)图纸,而是构建了从形态设计、结构优化、构筑设计到加工建造的数字化链条。

▼榫卯细部,details of the finger connection.

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▼机器人加工现场和搭建完成时的场景,the lab of robotic fabrication and the completion of the in situ assembly.

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