基于无人系统的建筑智能表皮装置初探

郭志鹏，张芮，马云天，马明睿，刘晓霖

（1.西北工业大学力学与土木建筑学院；2.西北工业大学航空学院）

1 引言

随着参数化设计软件发展与数字化建造技术改革的进行，建筑设计在观念、方法和过程方面发生了较大改变，建筑表皮设计结果因此展现出了更为灵活自由的立面效果。例如利用Grasshopper软件中的分形、干扰、缩放等功能为建筑表皮设计非线性的立面纹理样式。即便如此，目前大多数建筑表皮依旧停留在静止状态，动态化的互动建筑表皮是目前打破静止的主要手段之一。

建筑互动需要以数字传输为核心，以交互装置为主体，融合以建筑构造、建筑美学以及其他相关技术，从而实现令建筑得以实时接收外部信息，控制改变表皮互动装置的几何形状、分布情况或表层物理属性，以对周围环境做出反应，适应不同要求。作者在参与大学生创新项目“基于无人系统的智能化建筑表皮研究”过程中，结合无人系统与交互设计技术，利用Grasshopper、Python软件与Raspberry Pi系统建立装置模型，探索了一种为实现智能化建筑表皮系统的一种有效方案[1]。

2 互动表皮构造

2.1 表皮模块化处理

表皮模块化处理是本次设计的实现基础。由于互动式建筑表皮需实时针对外部变化因子作出反应，表皮整体的变化自由度决定了表皮可适应外界环境的复杂程度，模块化表皮的设计策略可在很大程度上提高互动表皮的应用潜力[2]。

模块化表皮的基本组成单位是模块表皮单元，其作为系统的基础部分，自身结构性能完好，各模块单元之间无干扰，且模块可拆卸，便于更新与维护。……