Olyan világban élünk, ahol egyszerre több technológiai forradalom is zajlik. Míg a számítástechnika, a robotika és a biotechnológia területén zajló ugrások nagy figyelmet kapnak, kevesebb figyelmet szentelnek egy ugyanolyan ígéretes területnek. Ez lenne a gyártás területe, ahol olyan technológiák, mint a 3D nyomtatás és az autonóm robotok, hatalmas játékváltónak bizonyulnak.
Például ott van a munka, amelyet az MIT Bitek és atomok központja (CBA) folytat. Benjamin Jenett végzős hallgató és Neil Gershenfeld professzor (Jenett doktori értekezésének részeként) apró robotokon dolgoznak, amelyek képesek teljes szerkezeteket összerakni. Ez a munka mindent érinthet, a repülőgépektől és az épületektől kezdve az űrben lévő településeken.
Munkájukat egy tanulmány írja le, amely a közelmúltban jelent meg a IEEE robotika és automatizálás betűi. A tanulmányt Jenett és Gershenfeld készítette, akikhez csatlakoztak Amira Abdel-Rahman posztgraduális hallgató és Kenneth Cheung - az MIT és a CBA végzős diplomája, akik most a NASA Ames kutatóközpontjában dolgoznak.
Ahogyan Gerensheld egy nemrégiben megjelent a MIT News kiadásában, a robotika történelmileg két széles kategóriája létezett. Egyrészt drága robotikája készül, egyedi alkotóelemekből, amelyek optimalizáltak bizonyos alkalmazásokhoz. Másrészt vannak olyanok, amelyek olcsó tömeggyártású, alacsonyabb teljesítményű modulokból készülnek.
A robotok, amelyeken a CBA csapata dolgozik - amelyeket Jenett átnevezte a Bipedal Izotropic Lattice Locomoting Explorer-re (BILL-E, mint a WALL-E) - a robotika teljesen új ágát képviselik. Egyrészt sokkal egyszerűbbek, mint a drága, egyedi és optimalizált robotok. Másrészt sokkal jobban képesek, mint a tömeggyártású robotok, és sokféle szerkezetet építhetnek fel.
A koncepció lényege az a gondolat, hogy nagyobb struktúrák összeállíthatók kisebb 3D darabok integrálásával - ezt a CBA csapata „voxeleknek” hívja. Ezek az alkatrészek egyszerű támaszokból és csomópontokból állnak, és egyszerű rögzítőrendszerekkel összekapcsolhatók. Mivel ezek általában üres helyek, könnyűek, de mégis elrendezhetők a rakomány hatékony elosztására.
A robotok eközben egy kis karra hasonlítanak, két hosszú szegmenssel, amelyek középen vannak csuklósan rögzítve, mindkét végükön egy szorítókészülékkel, amelyet a voxelszerkezetekhez való tapadáshoz használnak. Ezek a függelékek lehetővé teszik a robotok számára, hogy inchférgekként mozogjanak, kinyitva és bezárva testüket az egyik helyről a másikra történő mozgáshoz.
A legfontosabb különbség ezek között az összeszerelők és a hagyományos robotok között a robotmunkáló és az általa használt anyagok közötti kapcsolat. Gershefeld szerint lehetetlen megkülönböztetni ezt az új típusú robotot az általuk épített szerkezetektől, mivel rendszerként működnek együtt. Ez különösen akkor nyilvánvaló, amikor a robotok navigációs rendszerére vonatkozik.
Manapság a legtöbb mobil robotnak nagyon pontos navigációs rendszerre van szüksége a helyzetének nyomon követéséhez, például a GPS-hez. Az új összeszerelő robotoknak azonban csak tudniuk kell, hogy hol vannak a voxelekkel kapcsolatban (kis alegységek, amelyeken jelenleg dolgoznak). Amikor az összeszerelő a következőre lép, akkor helyreállítja a helyzetérzetét, bármit felhasználva, hogy tájékozódjon.
A BILL-E robotok mindegyike képes megszámolni a lépéseit, ami a navigáción kívül lehetővé teszi az esetleges hibák kijavítását. Az Abdel-Rahman által kifejlesztett vezérlőszoftver mellett ez az egyszerűsített eljárás lehetővé teszi a BILL-Es rajk számára az erőfeszítéseik összehangolását és az együttműködést, ami felgyorsítja az összeszerelési folyamatot. Ahogy Jenett mondta:
„Nem a robot pontosságát helyezzük el; a pontosság a szerkezetből származik [amint fokozatosan kialakul]. Ez különbözik az összes többi robottól. Csak tudnia kell, hogy hol van a következő lépés. ”
Jenett és munkatársai az összeszerelők ötletgyűjtési változatát, valamint a megfelelő voxel-terveket építették fel. Munkájukat addig a pontig haladták meg, ahol a prototípus-verziók képesek demonstrálni a voxelblokkok lineáris, kétdimenziós és háromdimenziós struktúrákba történő összeállítását.
Ez a fajta összeszerelési folyamat már felhívta a figyelmet a NASA (amely a MIT-szel együttműködik a kutatás során), valamint a hollandiai légiközlekedési vállalat, az Airbus SE - számára, amely szintén szponzorálta a tanulmányt. A NASA esetében ez a technológia jótékonyságot jelent az automatizált újrakonfigurálható misszió adaptív digitális szerelési rendszerek (ARMADAS) számára, amelyeket Cheung társszerző vezet.
A projekt célja a szükséges automatizálási és robotgyűjtési technológiák kifejlesztése a mély űrben működő infrastruktúra fejlesztéséhez - amely magában foglalja a hold bázist és az űrlakásokat. Ilyen környezetben a robotszerelők azzal az előnnyel járnak, hogy gyorsan és költséghatékonyan tudják összeállítani a szerkezeteket. Hasonlóképpen, képesek lesznek javításokat, karbantartást és módosításokat végezni könnyedén.
"Űrállomás vagy holdi élőhely esetén ezek a robotok a szerkezeten élnének, folyamatosan karbantartva és javítva" - mondja Jenett. Ha ezek a robotok körül vannak, akkor nem szükséges nagy előre összeállított szerkezeteket elindítani a Földről. Az adalékanyagok gyártásával (3D nyomtatás) párosítva, képesek lesznek helyi erőforrásokat is felhasználni építőanyagként (ezt a folyamatot In-Situ Resource Utilization vagy ISRU néven ismerték).
Fekete Sándor a németországi Braunschweig Műszaki Egyetem Operációs Rendszerek és Számítógépes Hálózatok Intézetének igazgatója. A jövőben reméli, hogy csatlakozik a csapathoz az irányítási rendszerek továbbfejlesztése érdekében. Míg ezeknek a robotoknak a fejlesztése olyan mértékben, hogy képesek lesznek az űrben szerkezeteket építeni, jelentős kihívás, az alkalmazások hatalmasak lehetnek. Mint Fekete mondta:
„A robotok nem fáradnak és unatkoznak, és úgy tűnik, hogy sok miniatűr robot használata az egyetlen módja ennek a kritikus munka elvégzésének. Ez a Ben Jenett és munkatársai által készített rendkívül eredeti és okos munka óriási ugrást tesz a dinamikusan állítható repülőgépek szárnyai, hatalmas napellenző vitorlák vagy akár újrakonfigurálható űrlakások számára. ”
Nem kétséges, hogy ha az emberiség fenntarthatóan akar élni a Földön, vagy ki akar térni az űrbe, akkor valamilyen nagyon fejlett technológiára kell támaszkodnia. Jelenleg ezek közül a legígéretesebbek azok, amelyek költséghatékony módon kínálják igényeink kielégítését és jelenlétünk kiterjesztését a Naprendszerben.
Ebben a tekintetben a robot-összeszerelők, mint például a BILL-E, nem csak a pályán, a Holdon vagy azon túl, hanem a Földön is hasznosak lennének. Ha hasonló módon párosulnak a 3D nyomtatási technológiával, akkor az együtt működésre programozott robot-összeszerelők nagy csoportjai olcsó, moduláris házat biztosíthatnak, amely elősegítheti a lakhatási válságot.
Mint mindig, az űrkutatás előmozdítását elősegítő technológiai innovációk is felhasználhatók az élet megkönnyítésére a Földön!
