清华大学参数化工作营机器臂组利用 solidThinking Inspire 实现大型桥型构筑物优化

    秉承着“对于传统材料的回归与工业化产品的应用是数字技术真正走入历 史舞台的切入点”的理念，清华参数化工作营机械臂组成立了一次为期 9 天的工 作坊，从清华土木博士到美国高中生，从互不相识到精诚合作，9 名组员、4 名助教在导师于雷博士的指导下日夜兼程，利用 Altair 公司 solidThingking  Inspire 软件，最终成功实现对一座大型桥型构筑物的优化和实地搭建。

                                                                                    多角度展示桥型构筑物  

    这是清华机械臂建造组在“筑巢机器人”、“机械臂加工空间角完成 RECIPROCAL 结构的中型拱”之后的第三个作品。在 Altair 公司 solidThinking  Inspire 软件的协助下，该组运用有限元分析的方法来优化一座桥型构筑物，在尽可能减轻桥的自重的情况下将得到结果通过逆向工程优化为树枝状结构，通过数字化手段在交点处由计算机自动生成合适的榫卯，接下来软件就会同时输出一 套适合于机械臂加工的路径，然后机械臂通过对木材的削铣完成对不同空间角榫卯的加工，之后再人工将各榫卯节点组成构件通过纸管连接，进行最后的组装。

                                                                                    骨密度根据外部负载的应力分布而变化

                                                                                    通过有限元算法优化结构

    从最初对木料的选材（密度、湿度影响加工效率）开始，到操作环境与夹具的设计，再到对铣刀路径的优化，以及各节点的编号，还有最后的组装，小组成员一直精诚合作。期间在对四百多个不同空间角度的非标榫卯进行加工时，几位助教选择了昼夜倒班 24 小时不间断加工的方式，以最快的时间完成了构件的加工。

                                                                                    对加工平台与流程的设计

                                                                                    机械臂加工实景

    每一位组员都怀着不同的心愿来到这里进行为期九天的学习与高强度工作坊。来自台湾的施正之老师学习机械臂是出于对越来越少的手工木匠与越来越多亟待修复的古建筑的忧虑。这种对现代加工技术与传统结合的务实思想也感染了大家，在现代加工技术日新月异的大背景下，传统技艺的传承也是值得思索的问题。

                                                                                    来自美国 Virginia 的高中生 Arnold.Z 在 Final Review 上做报告  

    在最终对桥的承重能力进行测试的时候，从最初只有一个人心惊胆战地爬上 桥到多人一起“拗造型”，再到后来用其他方式对桥的稳定性与承重性能进行测试，所呈现出来的结果都较好地反映了团队成员初期对整体结构的优化与设计， 而最终的结果也体现了 Inspire 软件的准确性与可靠性。

                                                                                    单人承重能力测试 

                                                                                    多人承重能力测试 

    在数字制造技术飞速发展时，就建筑领域来说，数字建造技术的进步应该是众望所指，大家期待能够通过机械臂等其他机械方式完成更精准更复杂的结果。 这次工作坊虽然只有短短的 9 天，但正如导师于雷所说“这次工作坊的经历让大 家看到了一种未知的、吸引人的新可能性。这对所有人来说是最能激发热情的机遇。”

                                                                                    workshop 成员合影  

    数字制造技术的火种已经被点燃，并将在各个领域熊熊燃烧，而 Altair  solidThinking 也将沿着时代的方向，助力数字制造技术的发展。Altair 一直秉 承“Design the Difference”的理念，希望与更多的设计者、工程师合作，探 索设计与科技、工业设计与工程设计的融合。