Depiction of a human-robot collaborative process for the assembly of a vaulted masonry structure.
Balancing expressiveness and structural meaning in design. Pareto front of form and force deviations (left). Form-found curves guided by user input with different regularization weights (right).
Three historical examples where the structures retain stability throughout each construction stage without additional support: (a) Nubian vault; (b) Half-stone vault; (c) Catalan vault.
VAULT-AI
VAULT-AI untersucht KI-gestützte Methoden für den computergestützten Entwurf und die robotergestützte Fertigung selbsttragender Gewölbestrukturen. Vor dem Hintergrund des Bedarfs an nachhaltigem und ressourceneffizientem Bauen verbindet das Projekt architektonisches Strukturdesign mit fortgeschrittener Robotik und künstlicher Intelligenz, um eine materialsparende und abfallfreie Bauweise ohne Gerüste oder temporäre Stützen zu ermöglichen. Der integrative Ansatz kombiniert gleichgewichtsbasierte Formfindung und Strukturoptimierung mit robotischer Wahrnehmung, Steuerung und Fertigung und schafft damit einen einheitlichen Rahmen mit direkter Relevanz für die Baupraxis.
Fortgeschrittene räumliche KI und 3D-Wahrnehmung ermöglichen die Echtzeitlokalisierung, Bewegungserfassung und prädiktive Steuerung mobiler Roboter, die gemeinsam mit menschlichen Bauarbeitern eingesetzt werden. Maschinelle Lernverfahren unterstützen die Erkennung menschlicher Handlungen sowie das adaptive Verhalten der Roboter und ermöglichen eine präzise, sichere und reaktionsschnelle Mensch-Roboter-Kooperation auf der Baustelle. Die entwickelten Methoden werden durch den Bau von zwei experimentellen Mauerwerksgewölben validiert und demonstrieren das Potenzial integrierter KI-gestützter Mensch-Roboter-Systeme zur Steigerung von Effizienz, Genauigkeit und Nachhaltigkeit im Hochbau.
Mitwirkende:
Jesus Daniel Meza Zeron, Prof. Dr. Pierluigi D’Acunto, Professur für Structural Design, School of Engineering and Design, Technische Universität München
Likhinya KVS, Prof. Dr. Kathrin Dörfler, Professur für Digital Fabrication, School of Engineering and Design, Technische Universität München
Simon Schaefer, Prof. Dr. Stefan Leutenegger, Mobile Robotics Lab – Institut für Robotik und Intelligente Systeme, ETH Zürich
Niklas Schlüter, Prof. Dr. Angela P. Schoellig, Lehrstuhl für Sicherheit, Performanz und Zuverlässigkeit für lernende Systeme, School of Computation, Information and Technology, Technische Universität München
Förderprogramm:
TUM Georg Nemetschek Institute Artificial Intelligence for the Built World
Laufzeit:
05.2025-04.2029