Autonomní technologie mohou zásadním způsobem ovlivnit stavební průmysl. Autonomní bagry, nakladače a jiné revoluční stroje zvyšují bezpečnost, efektivitu i produktivitu na staveništích. Zjistěte, kteří světoví výrobci mají ve svém portfoliu stavební stroje bez řidiče a jak mohou tyto stroje transformovat celý stavební sektor.
Význam slova „autonomní“ můžeme v českém jazyce chápat jako „samostatný“. Autonomní (nebo také samostatné či chytré) stavební stroje představují technologický průlom v oblasti stavebnictví. Autonomie v tomto kontextu znamená schopnost vozidla provádět určité operace bez přímého lidského zásahu.
Autonomní stroje jsou vybaveny pokročilými senzory, GPS modulem, kamerami, radary, lidary a dalšími měřícími technologiemi. Všechny tyto prvky neustále sbírají data o okolí – například o poloze, překážkách nebo terénních podmínkách. Získaná data jsou následně zpracována algoritmy umělé inteligence a strojového učení. Stroj se dokáže díky nim samostatně rozhodovat, plánovat trasu nebo optimalizovat pracovní úkony v reálném čase.
Autonomní stavební technika zahrnuje širokou škálu strojů, které se liší podle typu práce, míry automatizace a způsobu řízení. Mezi nejběžnější druhy autonomních stavebních strojů patří:
Každý typ stroje může být nastaven buď na plně autonomní režim, nebo na režim polo samostatného řízení. Člověk v tomto případě monitoruje stroj na dálku, a když je potřeba, může jeho činnost upravit. Díky této funkci lze flexibilně reagovat na nečekané situace přímo na stavbě.
Princip fungování autonomních stavebních strojů spočívá v propojení pokročilých senzorů, navigačních technologií a umělé inteligence. Moderní chytré stroje jsou připojeny k satelitnímu navigačnímu systému (GPS) a neustále sbírají podrobné údaje o své poloze, okolním terénu a případných překážkách. K tomu využívají kombinaci lidarů, kamer, radarů a dalších senzorů, které monitorují prostředí v reálném čase.
Získaná data zpracovává výkonný řídicí software, který pomocí algoritmů strojového učení optimalizuje trasu pohybu a řídí jednotlivé pracovní úkony, například polohu lžíce bagru nebo trajektorii buldozeru. Inovativní technologie umožňují, aby stroj pracoval s vysokou přesností a aby nedocházelo ke zbytečnému plýtvání paliva nebo materiálu.
Autonomní řízení stavebních strojů umožňuje provádět celou řadu běžných i složitějších úkonů samostatně. Stroje umí dokonale manévrovat v terénu, provádět výkopové práce, srovnávat povrch, zhutňovat vrstvy nebo přemisťovat a nakládat materiál. Díky inteligentnímu plánování a automatizaci je práce rychlejší, plynulejší a úspornější.
• Největší stavební stroje na světě
V následujících řádcích najdete klíčové výrobce, kteří se zaměřili na vývoj speciálních modelů autonomních stavebních strojů.
|
Výrobce |
Země původu |
Technologie nebo projekt |
Typy autonomních strojů |
Stav nasazení |
|
Tatra Trucks |
Česká republika |
TATRA FORCE s dálkovým řízením |
Autonomní nákladní vůz |
Prototyp, testování |
|
DEVELON (Doosan) |
Jižní Korea |
Concept-X, Concept-X2, X-Center, Transparent Bucket |
Bagry, nakladače, sklápěče |
Pilotní provoz, plán komerce 2025–2026 |
|
Caterpillar (CAT) |
USA |
MineStar Command, Command for Construction |
Dampry, dozery, válce, buldozery, rypadla |
Více než 500 autonomních damprů v provozu |
|
Komatsu |
Japonsko |
Intelligent Machine Control (iMC), Smart Construction, AHS |
Buldozery, bagry, autonomní dampry |
Stavební i těžební provoz, globálně |
|
Volvo CE |
Švédsko |
Smart Site, Electric Site, Vera, LX03, TA15 |
Nakladače, sklápěče, tahače, koncepty |
Pilotní testy, koncepty, některé modely nasazeny |
Česká společnost Tatra Trucks se sídlem v Kopřivnici je světoznámý výrobce nákladních, vojenských a speciálních automobilů. V posledních letech se věnuje výzkumu automatizovaného řízení stavebních vozidel, což souvisí také s vývojem speciálního softwaru.
V rámci vývoje autonomních technologií již Tatra Trucks odhalila první vlaštovku. Česká automobilka společně s týmem Mobility Lab z Fakulty elektrotechniky a informatiky VŠB - Technické univerzity Ostrava a společností Valeo představila prototyp nového vozidla se systémem automatizovaného řízení.
Unikátní autonomní náklaďák, který zvládne jet zcela bez řidiče, se jmenuje TATRA FORCE. Je vybavený samostatnou navigací a řízením, přičemž operátor jej ovládá pomocí dálkového ovládání. U prototypu autonomního nákladního automobilu TATRA FORCE má tým Mobility Lab z VŠB-TUO na starosti vývoj rozhraní celého systému, zatímco firma Valeo je zodpovědná za integraci nejrůznějších senzorů (ultrazvukové, radarové, laserové) a za zpracování řídicích algoritmů.
Jihokorejská společnost Doosan, která na začátku roku 2023 změnila svůj název na DEVELON, se také pokouší o převrat v odvětví stavebních strojů. Svou vizi staveniště budoucnosti s integrovanou informační technologií a umělou inteligencí vidí v projektu Concept-X.
Doosan Concept-X je vize autonomních stavebních strojů, jež si klade za cíl zvýšit produktivitu prováděných úkonů a snížit náklady. Pomocí dronů, bezpilotního řízení a dálkového ovládání založeném na 5G komunikaci bude možné automatizovat úkoly a zároveň všechny procesy plně monitorovat. Stavební stroje budou schopné pracovat i v náročných pracovních podmínkách a to pod minimálním dohledem člověka.
Klíčem konceptu Concept-X je řídicí systém X-Center, který umožňuje vzdálenou kontrolu strojů. Celé staveniště je monitorováno pomocí dronů a ze získaných dat se vytvoří 3D model terénu, podle něhož je možné následně rozplánovat jednotlivé pracovní operace a také je použít k řízení strojů bez řidiče. Pomocí systému X-Center bude moci uživatel na dálku diagnostikovat i ovládat různé stavební stroje, například autonomní bagr (modely s názvy Doosan DD100-CX a DX225-CX) nebo nákladní automobil s futuristickým designem.
Společnost v současnosti testuje tento projekt na zkušebním polygonu Boryeong v Jižní Koreji. Součástí zkoušek jsou také pilotní projekty ve spolupráci se stavebními firmami a technologickými partnery, které ověřují funkčnost autonomních bagrů, nakladačů a sklápěčů v reálném stavebním provozu. Nejnovější generace systému, označená jako Concept-X2, zahrnuje například vylepšené autonomní funkce a exkluzivní bezpečnostní prvek Transparent Bucket, určený pro kolové nakladače Develon. Tento systém zajišťuje lepší výhled před lopatou a zvyšuje bezpečnost operátora i okolního provozu.
DEVELON deklaruje, že plánuje nasazení systému Concept-X v komerčním měřítku v horizontu několika let, přičemž první funkční verze pro vybrané zákazníky by měla být k dispozici kolem roku 2025–2026. To staví tento projekt mezi nejpokročilejší autonomní řešení v oboru stavební techniky.
Přední americký výrobce zemních a těžebních strojů, známý v České republice pod zkratkou CAT, v roce 2025 slaví 100 let od svého založení. Kromě široké nabídky manuálně ovládaných strojů se Caterpillar v posledních letech soustředí na vývoj autonomních a dálkově řízených technologií nejen pro těžební průmysl, ale i pro stavebnictví.
Řešení CAT MineStar Command zajišťuje autonomní provoz nákladních vozidel (damprů), dozérů nebo zemních válců s minimálním dohledem obsluhy. Každý „chytrý“ stroj Caterpillar je vybaven kamerami, GPS, pokročilým bezdrátovým komunikačním systémem a technologiemi pro detekci překážek pomocí radaru a laseru. Senzory neustále hlídají okolí a zajišťují, aby se v pracovním prostoru stroje nevyskytovalo jiné vozidlo nebo osoba. Významnou výhodou systému je, že jeden operátor může na dálku ovládat nebo dohlížet na více strojů současně.
Autonomní řízení Caterpillar se navíc rozšiřuje i na stavební stroje díky variantě Command for Construction, která umožňuje dálkové nebo plně autonomní ovládání například u buldozerů, rýpadel nebo kompaktních nakladačů přímo na stavbách.
V roce 2013 společnost Caterpillar vypustila do terénu prvních šest autonomních nákladních vozidel. Dnes flotila čítá více než 500 strojů v provozu v těžebních lokalitách po celém světě, s celkovým objemem vytěženého materiálu přes 5 miliard tun bez úrazů.
Nejnovější autonomní těžební stroj značky se jmenuje CAT 794 AC, který doplňuje stávající modely CAT 789D, 793D, 793F a 797F. Jedná se o obrovský těžařský speciál s elektrickým pohonem a autonomním řízením CAT MineStar Command, který zároveň přispívá k udržitelnějšímu provozu.
Komatsu je japonský gigant v oboru stavební techniky a patří mezi průkopníky v oblasti autonomního řízení. Vyvinul vlastní systém Intelligent Machine Control (iMC), který umožňuje samořídícím buldozerům a bagrům automaticky plánovat a provádět zemní práce s vysokou přesností a minimální potřebou zásahu obsluhy.
V rámci konceptu Smart Construction firma propojuje stroje s centrálním řídícím systémem a využívá drony pro vytváření přesných 3D modelů terénu. Tyto digitální podklady stroje používají k automatické optimalizaci pracovních procesů přímo na stavbě.
Kromě stavebních projektů Komatsu nasazuje autonomní technologie i v těžebním průmyslu prostřednictvím Autonomous Haulage System (AHS), tedy flotily autonomních nákladních vozidel, která zvyšují bezpečnost a efektivitu přepravy materiálu v dolech po celém světě.
Ani švédský výrobce Volvo Construction Equipment (Volvo CE) za ostatními nezaostává. V rámci své divize Volvo CE představil hned několik autonomních vozidel — nákladní vozy Volvo FH určené pro přepravu materiálu, autonomní autobusy nebo futuristický koncept Volvo Vera alias speciální tahače přepravující kontejnery mezi logistickým centrem a přístavním terminálem.
Dalším zajímavým počinem značky Volvo je koncept autonomního kolového nakladače Volvo LX03, jenž se inspiroval skutečným modelem nakladače Volvo ZEUX ze stavebnice Lego Technic. Skutečný stroj je desetkrát větší než 59centimetrový model z kostek Lega. LX03 uveze 5 tun nákladu a dokáže jet rychlostí až 38 km/h. Elektrický pohon zajišťuje baterie s kapacitou 40 kWh.
Volvo navíc rozvíjí plně autonomní, elektrický kloubový sklápěč Volvo TA15, který je součástí pilotního projektu Electric Site. Tento projekt testuje bezobslužnou přepravu materiálu v lomech a na velkých stavbách s nulovými emisemi a minimální potřebou lidského dohledu.
Všechny autonomní stroje a vozidla Volvo jsou propojené v rámci ekosystému Smart Site, jenž umožňuje efektivně plánovat a řídit chod celého staveniště prostřednictvím chytrého softwaru a cloudových řešení.
Jednou z nejzajímavějších výzev pro použití stavebních a těžkých strojů je možnost rozšíření jejich působnosti za hranice naší planety. V budoucnosti by se mohly autonomní stavební stroje využít pro projekty spojené s kolonizací Měsíce a Marsu.
Autonomní bagry, nakladače, válce nebo 3D tiskárny by mohly připravovat dopravní infrastrukturu, energetické základny nebo obytné moduly – a to vše bez přítomnosti lidské obsluhy v extrémních podmínkách, jako je nízká gravitace, silná radiace, omezené zdroje energie nebo agresivní lunární prach.
NASA v rámci programu Artemis a projektů jako Lunar Gateway a Lunar Surface Innovation Initiative již vyvíjí a testuje prototypy robotických stavebních systémů, které kombinují autonomní bagry, 3D tisk a pokročilou robotiku. Podobné plány má i Evropská kosmická agentura (ESA) v rámci konceptu Moon Village.
S dalším rozvojem umělé inteligence, dálkového řízení a robotiky se z autonomních strojů stane pravděpodobně základní stavební jednotka budoucí meziplanetární infrastruktury.
