Alekya是一个基于标准开源3D打印和CNC硬件的模块化自动化系统。与大多数仅使用混凝土挤压和沉积系统的建筑机器人不同，Alekya的设计利用标准和当地可用的建筑材料（如砖和砂浆），可用于建造非常实惠和可持续的住房和卫生结构，适合发展中国家。

模块化和简单的设计使得Alekya在其可以创建的结构的大小以及它可以执行的作业类型方面非常灵活。最终目标是实现一个机器人系统，该系统不仅可以构建垂直结构，而且还可以从项目开始（如铸造基础）到后期施工（如暖通空调，油漆墙等），协助建筑工作。

 问题陈述

“据联合国儿童基金会称，印度近5.25亿人在露天排便。这会导致严重的健康问题。印度政府正汇集所有这些资源，使印度在2019年（现任政府设定的目标）实现卫生自由，顺便说一下，2019年是圣雄甘地逝世150周年。根据政府的数据，已经有近6000万个厕所建成，但这项艰巨的任务仍然需要付出更大的努力才能实现1亿个厕所的目标。“

在许多其他国家，人们也无法获得适当的庇护所和卫生设施。有些初创公司和公司已经成功地打印了这种结构，但由于大多数这些系统都是庞大且专有的，因此它们的可用性，运输和可负担性成为一个问题。此外，他们中的大多数使用混凝土，增塑剂和其他类型的合成硬化剂进行施工，这使得由于可持续性和财务问题而难以实施该技术。

可能的解决方案

通过利用当地可用的资源，开发建筑的开源自动化系统，该系统可以帮助在农村环境中建造经济实惠的避难所和卫生设施。

它是如何工作的？

该系统由两个3轴数控机器人组成，但两个龙门架都在一个框架上运行，该框架围绕要构造的结构的周边延伸。此外，机械系统几乎完全采用标准化，廉价和现成的硬件设计，几乎可以在世界任何地方找到，结合了一些3D打印和CNC铣削零件。该系统可以扩展到20x20英尺的基础区域，高度可达12英尺。

原型显示了系统如何作为一个整体发挥作用。

第一个龙门架由砖块分配系统组成，在需要重新堆叠之前可以容纳多达一定数量的砖块。此外，分配器能够以任何所需的角度铺设砖，以使建筑结构具有更多的有机形状和曲线。

挤出机机构安装在第二台架上，其模仿砂浆（或粘合剂）在砖上的分配。

使用两个不同门架的原因是，可以省去重新填充和重新堆叠工作之间的维护时间，并且在施工过程中几乎不需要在任何地方暂停。此外，其目的是使其中一个门架模块化，以便将来安装不同的附件，这些附件可以进行铣削和喷漆等活动，从而建立结构的过程。

软件：

该机器的当前原型运行标准的开源3d打印固件（在这种情况下为Marlin）用于机芯。目前，运动代码是使用来自待构造结构的三维模型的数据定制编写的。

这里的目标是开发一个软件（或当前开源切片机的自定义脚本），它可以对建筑师或规划部门提供的三维模型进行切片，并直接将它们转换为用于运行机器人的代码。

Alekya的主要特点

• 第一个开源建筑机器人
• 无需专门的建筑材料
• 可以轻松地与建筑师和建筑承包商的工作流程集成
• 模块化和可扩展的设计
• 低维护
• 备件易于查找，维修和更换
• 减少因误操作造成的材料浪
• 与大多数其他建筑流程相比，更具可持续性
• 消除了该过程中的许多危险和低效率

技术的社会影响

• 可以帮助遏制在印度和许多其他发展中国家常见的童工等建筑工地上的非法活动
• 通过机器人完成建筑材料的大部分操作，处理和实施，减少现场工人的工作量
• 贸易工人大多只需要重新填充材料并协助施工活动，这些活动可以更好地手动完成
• 由于许多国家的大多数建筑工人工作过度和工资过低，这有助于为相关人员创造更好的工作质量

目前的发展范围：

• 正在开发一种更大规模的原型，它将与最终结构的实际建筑材料一起使用
• 具有模块化和更大的砖腔，每个过程后可以快速方便地更换
• 创造一种挤压系统，该系统还在所用砖块的集管之间提供粘合
• 为系统添加位置反馈，以便机器可以在发生故障时重新对齐和恢复
• 使用太阳能设置运行系统。这有助于确保系统即使在无法获得电力的最偏远地区也能正常工作

未来的增强功能和可扩展性范围：

• 利用双龙门架系统，Alekya可以同时从两个不同的方向工作，为其未来的发展打开了巨大的机会之窗。
• 开发固件可以使双龙门架系统相互通信，这样机器人上的多个工具可以相互同时工作，从而创建更快的工作流程
• 帮助标记和切割凹槽，以结合HVAC，管道，电气等服务
• 在结构内实现RCC元件（梁，柱）的构造
• 协助现场勘察并为地面挖掘提供标记
• 为机器开发升降机构可以有助于制造高层结构
• 添加额外的2轴工具头可以帮助完成建筑工作，如绘画和表面处理