Ми живемо у світі, де одночасно відбуваються численні технологічні революції. У той час як стрибки, що відбуваються в галузі обчислювальної техніки, робототехніки та біотехнології, привертають велику увагу, менше уваги приділяється галузі, настільки ж перспективному. Це було б сферою виробництва, де такі технології, як 3D-друк та автономні роботи, виявляються величезними змінами ігор.
Наприклад, є робота, яку проводить Центр біт і атомів MIT (MBA). Саме тут аспірант Бенджамін Дженетт та професор Ніл Гершенфельд (як частина докторської дисертації Дженета) працюють над крихітними роботами, здатними зібрати цілі структури. Ця робота може мати наслідки для всього, від літаків і будівель до поселень у космосі.
Їх роботи описані в дослідженні, яке нещодавно з’явилося в жовтневому номері газети Листи робототехніки та автоматизації IEEE. Автор дослідження - Дженетт і Гершенфельд, до яких приєдналися однокурсники Аміра Абдель-Рахман та Кеннет Чеунг - випускник MIT і CBA, який зараз працює в дослідницькому центрі Еймса НАСА.
Як пояснив Гереншельд у недавньому випуску новин MIT News, історично існували дві широкі категорії робототехніки. З одного боку, у вас є дорога робототехніка, виготовлена на замовлення компоненти, оптимізовані під конкретні програми. З іншого боку, є такі, які виготовляються з недорогих серійних модулів з меншою продуктивністю.
Роботи, над якими працює команда CBA, - яких Дженетт озвучив дослідником локалізованої решітки Bipedal Isotropic Lattice (BILL-E, як WALL-E) - являють собою абсолютно нову галузь робототехніки. З одного боку, вони набагато простіші, ніж дорогі, на замовлення та оптимізовані різноманітності роботів. З іншого боку, вони набагато більш здібні, ніж роботи масового виробництва, і можуть будувати різноманітніші структури.
В основі концепції лежить ідея, що більші структури можна зібрати за допомогою інтеграції менших 3D-фрагментів, які команда CBA називає "вокселями". Ці компоненти складаються з простих стійок і вузлів і їх можна легко скріпити за допомогою простих фіксаторів. Оскільки вони в основному порожні місця, вони легкі, але все ще можуть бути організовані для ефективного розподілу вантажів.
Тим часом, роботи нагадують маленьку руку з двома довгими сегментами, які посередині закріплені за допомогою затискача на кожному кінці, який вони використовують для притискання до воксельних структур. Ці додатки дозволяють роботам переміщатися, як дюймові черви, відкриваючи та закриваючи свої тіла, щоб переміщатися з одного місця на інше.
Однак головна відмінність цих складальників від традиційних роботів - це взаємозв'язок роботодавця та матеріалів, з якими він працює. За словами Гершефельда, неможливо відрізнити цей новий тип робота від конструкцій, які вони будують, оскільки вони працюють разом як система. Це особливо очевидно, коли мова йде про навігаційну систему роботів.
Сьогодні більшість мобільних роботів потребує високоточної навігаційної системи для відстеження свого положення, наприклад, GPS. Новим роботам-асемблерам потрібно лише знати, де вони знаходяться стосовно вокселів (невеликих субодиниць, над якими вони працюють зараз). Коли асемблер переходить на наступний, він коригує своє відчуття положення, використовуючи все, над чим працює, щоб зорієнтуватися.
Кожен з роботів BILL-E здатний рахувати свої кроки, що крім навігації дозволяє виправляти будь-які помилки, які він робить на шляху. Поряд із програмним забезпеченням для управління, розробленим Abdel-Rahman, цей спрощений процес дозволить роям BILL-Es координувати свої зусилля та працювати разом, що прискорить процес складання. Як сказав Дженетт:
"Ми не вкладаємо точності в робота; точність походить від структури [як вона поступово набуває форми]. Це відрізняється від усіх інших роботів. Просто потрібно знати, де знаходиться його наступний крок ».
Дженетт та його сподвижники створили кілька версій, що підтверджують концепцію асемблерів, а також відповідні дизайни вокселів. Зараз їх робота прогресувала до того, що прототипи версій здатні продемонструвати складання блоків вокселів у лінійні, двовимірні та тривимірні структури.
Такий процес складання вже викликав інтерес NASA (яка співпрацює з MIT у цьому дослідженні), та аерокосмічної компанії Airbus SE, що базується в Нідерландах, і яка спонсорувала дослідження. У випадку з NASA, ця технологія стала б користю для їх автоматизованих відрегульованих місій адаптивних цифрових систем складання (ARMADAS), якими керує співавтор Cheung.
Метою цього проекту є розробка необхідних технологій автоматизації та роботизованих зборів для розвитку глибококосмічної інфраструктури - яка включає місячну базу та космічні місця проживання. У цих умовах роботи-монтажні роботи пропонують перевагу в тому, що можна збирати конструкції швидко та економічно ефективніше. Так само вони зможуть легко проводити ремонт, технічне обслуговування та модифікацію.
"Для космічної станції або місячного проживання ці роботи живуть на будові, постійно підтримуючи і ремонтуючи її", - каже Дженетт. Наявність цих роботів навколо усуне необхідність запускати з Землі великі заздалегідь зібрані структури. У поєднанні з виробництвом добавок (3D-друк) вони також зможуть використовувати місцеві ресурси як будівельні матеріали (процес, відомий як In-Situ Resource Utilization або ISRU).
Сандор Фекете - директор Інституту операційних систем та комп'ютерних мереж Технічного університету в Брауншвейгу, Німеччина. В майбутньому він сподівається долучитися до команди з метою подальшого розвитку систем управління. Хоча розробка цих роботів до того, що вони зможуть будувати структури в космосі, є суттєвим завданням, їх застосування може бути величезним. Як сказав Фекете:
"Роботи не втомлюються і не нудьгують, а використання багатьох мініатюрних роботів здається єдиним способом виконати цю критичну роботу. Ця надзвичайно оригінальна та розумна робота Бена Дженета та його співробітників робить величезний стрибок у напрямку побудови динамічно регульованих крил літака, величезних сонячних вітрил чи навіть налаштування космічних місць існування ».
Мало сумнівів, що якщо людство хоче стійко жити на Землі або виходити в космос, йому потрібно буде покластися на якусь досить просунуту технологію. Наразі найбільш перспективними з них є ті, які пропонують рентабельні способи догляду за нашими потребами та розширення нашої присутності в Сонячній системі.
У цьому відношенні роботи-складальники, такі як BILL-E, були б корисні не тільки на орбіті, на Місяці чи за її межами, а й тут, на Землі. Якщо аналогічно поєднатись із технологією 3D-друку, великі групи роботодавчих асемблерів, запрограмованих для спільної роботи, можуть забезпечити дешевий модульний корпус, який міг би допомогти закінчити житлову кризу.
Як завжди, технологічні інновації, які сприяють просуванню космічних досліджень, можуть також використовувати життя на Землі!
