ENG: Aerial robots, or construction drones, are emerging as a promising solution for building and repair tasks in hard-to-reach areas, according to a study led by researchers from Empa and EPFL. Unlike traditional ground-based robotic systems, which are often heavy, stationary, and limited by rough terrain or height, these flying platforms offer remarkable flexibility and scalability. They can access rooftops, mountainous regions, disaster sites, and even extraterrestrial environments, without the need for fixed construction sites. This approach could significantly shorten transport routes, reduce material use, and enhance safety on construction sites.
The research emphasizes the complex interdisciplinary collaboration required to realize aerial construction. Advances in robotics, materials science, and architectural design must occur simultaneously to make Aerial Additive Manufacturing (Aerial AM) viable. For instance, lightweight and processable building materials are crucial to maximize drones’ potential, and building designs must accommodate the limited precision of flying robots. To tackle these challenges, the team at Empa has developed flying robot prototypes that work collaboratively to print materials layer by layer, offering a glimpse into the future of autonomous construction.
Despite their potential, construction drones currently remain a complement to traditional systems rather than a full replacement. Issues like limited flight time, high energy consumption, restricted payload capacity, and partial autonomy still pose significant barriers. The researchers propose a five-stage autonomy framework, aiming for drones capable of real-time environmental analysis and adaptive construction. By combining the strengths of ground-based and aerial systems, with traditional robots managing lower structures and drones handling work at greater heights, the construction industry could leverage the unique advantages of both technologies in the coming years.
RO: Conform unui studiu condus de cercetători de la Empa și EPFL, roboții aerieni, sau dronele de construcție, apar ca o soluție promițătoare pentru sarcinile de construcție și reparații în zonele greu accesibile. Spre deosebire de sistemele robotice terestre tradiționale, care sunt adesea grele, staționare și limitate de terenul accidentat sau de înălțime, aceste platforme zburătoare oferă o flexibilitate și o scalabilitate remarcabile. Ele pot avea acces la acoperișuri, regiuni muntoase, locuri calamitate și chiar medii extraterestre, fără a fi nevoie de șantiere fixe. Această abordare ar putea scurta semnificativ rutele de transport, reduce utilizarea materialelor și spori siguranța pe șantiere.
Cercetarea subliniază colaborarea interdisciplinară complexă necesară pentru realizarea construcțiilor aeriene. Progresele în robotică, știința materialelor și proiectarea arhitecturală trebuie să aibă loc simultan pentru a face viabilă fabricarea aditivă aeriană (Aerial AM). De exemplu, materialele de construcție ușoare și prelucrabile sunt esențiale pentru a maximiza potențialul dronelor, iar proiectarea clădirilor trebuie să țină seama de precizia limitată a roboților zburători. Pentru a face față acestor provocări, echipa de la Empa a dezvoltat prototipuri de roboți zburători care lucrează în colaborare pentru a imprima materiale strat cu strat, oferind o privire în viitorul construcțiilor autonome.
În ciuda potențialului lor, dronele pentru construcții rămân în prezent o completare a sistemelor tradiționale, mai degrabă decât un înlocuitor complet. Probleme precum timpul de zbor limitat, consumul ridicat de energie, capacitatea limitată de încărcare utilă și autonomia parțială reprezintă încă obstacole semnificative. Cercetătorii propun un cadru de autonomie în cinci etape, care vizează drone capabile să analizeze mediul în timp real și să se adapteze construcțiilor. Prin combinarea punctelor forte ale sistemelor terestre și aeriene, cu roboți tradiționali care gestionează structuri mai joase și drone care se ocupă de lucrările la înălțimi mai mari, industria construcțiilor ar putea valorifica avantajele unice ale ambelor tehnologii în următorii ani.
Source (Manuel Martin, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA), “Flying robots unlock new horizons in construction”, 24.04.2025)
Paper: Kaya, Y.F., Orr, L., Kocer, B.B., Pawar, V., Stuart-Smith, R. and Kovač, M., 2025. Aerial additive manufacturing: Toward on-site building construction with aerial robots. Science Robotics, 10(101), p.eado6251.
