Živimo v svetu, v katerem hkrati poteka več tehnoloških revolucij. Medtem ko skoki, ki se dogajajo na področju računalništva, robotike in biotehnologije, pridobivajo veliko pozornosti, manj pozornosti posvečamo polju, ki je enako obetavno. To bi bilo področje proizvodnje, kjer se tehnologije, kot so 3D tiskanje in avtonomni roboti, izkažejo kot velik menjalec iger.
Na primer, to je delo MIT-ovega centra za bit in atome (CBA). Tukaj študent Benjamin Jenett in profesor Neil Gershenfeld (kot del Jenettovega doktorskega dela) delata na drobnih robotih, ki so sposobni sestaviti celotne strukture. To delo bi lahko imelo posledice za vse, od letal in zgradb do naselij v vesolju.
Njihovo delo je opisano v študiji, ki je pred kratkim izšla v oktobrski številki revije Črke IEEE o robotiki in avtomatizaciji. Študijo sta napisala Jenett in Gershenfeld, ki sta se ji pridružila kolega podiplomski študent Amira Abdel-Rahman in Kenneth Cheung - diplomant MIT in CBA, ki zdaj deluje v Nasinem raziskovalnem centru Ames.
Kot je v nedavni izdaji News MIT pojasnil Gerensheld, sta bili v preteklosti dve široki kategoriji robotike. Na eni strani imate drago robotiko, izdelano po meri sestavnih delov, ki so optimizirane za posebne aplikacije. Po drugi strani pa obstajajo takšni, ki so narejeni iz poceni serijsko izdelanih modulov z nižjimi zmogljivostmi.
Roboti, na katerih deluje ekipa CBA, - ki jih je Jenett poimenoval Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer (BILL-E, kot WALL-E) - predstavljajo povsem novo vejo robotike. Po eni strani so veliko preprostejši od dragih, prilagojenih in optimiziranih različnih robotov. Po drugi strani pa so veliko bolj sposobni od robotov, ki jih množično proizvajajo, in znajo zgraditi najrazličnejše strukture.
V središču koncepta je ideja, da je večje strukture mogoče sestaviti z vključevanjem manjših 3D kosov - ki jih ekipa CBA imenuje "voxels". Te komponente so sestavljene iz preprostih opornikov in vozlišč in jih je mogoče enostavno pritrditi skupaj z enostavnimi sistemi zaklepanja. Ker so večinoma prazni, so lahki, vendar jih je še vedno mogoče urediti za učinkovito porazdelitev bremen.
Roboti medtem spominjajo na majhno roko z dvema dolgima segmentoma, ki sta na sredini pritrjeni s pritrdilno napravo na vsakem koncu, ki jo uporabljata za prijemanje na voxel strukture. Ti dodatki omogočajo, da se roboti gibljejo kot palčji črvi, odpirajo in zapirajo svoje telo, da bi se premaknili z enega mesta na drugega.
Vendar je glavna razlika med temi monterji in tradicionalnimi roboti v razmerju med robotskim delavcem in materiali, s katerimi dela. Po besedah Gershefelda je te nove vrste robota nemogoče ločiti od struktur, ki jih gradijo, saj skupaj delujejo kot sistem. To je še posebej očitno, če gre za navigacijski sistem robotov.
Danes večina mobilnih robotov zahteva zelo natančen navigacijski sistem za spremljanje svojega položaja, na primer GPS. Novi roboti za sestavljanje pa morajo vedeti le, kje so glede na voksele (majhne podenote, ki jih trenutno delajo). Ko sestavljalec premakne na naslednjega, prilagodi svoj občutek položaja in uporabi karkoli dela, da se orientira.
Vsak od robotov BILL-E je sposoben šteti svoje korake, kar poleg navigacije omogoča odpravljanje vseh napak, ki jih naredi na poti. Ta poenostavljeni postopek bo skupaj s programsko opremo za nadzor, ki jo je razvil Abdel-Rahman, omogočil rojem BILL-Es, da uskladijo svoja prizadevanja in sodelujejo, kar bo pospešilo postopek montaže. Kot je rekel Jenett:
"Na robota ne dajemo natančnosti; natančnost izvira iz strukture [ko se postopoma oblikuje]. To se razlikuje od vseh drugih robotov. Samo vedeti mora, kje je njen naslednji korak. "
Jenett in njegovi sodelavci so izdelali več verzij sestavljavcev, ki so bili odporni na koncept, in ustrezne modele voxlov. Njihovo delo je zdaj napredovalo do te mere, da so prototipne različice lahko prikazale sestavljanje voxel blokov v linearne, dvodimenzionalne in tridimenzionalne strukture.
Takšen postopek sestavljanja je že pritegnil zanimanje NASA (ki pri tej raziskavi sodeluje z MIT) in nizozemskega letalskega vesoljskega podjetja Airbus SE - ki je tudi sponzoriral študijo. V NASA-inem primeru bi ta tehnologija koristila njihovim samodejnim prilagodljivim sistemom za digitalno sestavljanje (ARMADAS), ki jih je soavtor Cheung vodil.
Namen tega projekta je razviti potrebne tehnologije za avtomatizacijo in robotsko montažo, da bi razvili infrastrukturo iz globokega vesolja - ki vključuje lunarno bazo in vesoljske habitate. V teh okoljih robotizirani sestavljavci ponujajo prednost, da lahko sestavite strukture hitro in stroškovno učinkoviteje. Podobno bodo lahko z lahkoto izvajali popravila, vzdrževanje in predelave.
"Za vesoljsko postajo ali lunarni habitat bi ti roboti živeli na zgradbi in jo nenehno vzdrževali in popravljali," pravi Jenett. S tem, ko bodo ti roboti naokoli, bo odpravljena potreba po izstrelitvi velikih vnaprej sestavljenih struktur z Zemlje. Če bi jih povezali z aditivno proizvodnjo (3D-tiskanje), bi lahko uporabljali tudi lokalne vire kot gradbeni material (postopek znan kot In-Situ Resource Utilization ali ISRU).
Sandor Fekete je direktor Inštituta za operacijske sisteme in računalniška omrežja Tehniške univerze v Braunschweigu v Nemčiji. V prihodnosti upa, da se bo pridružil skupini za nadaljnji razvoj nadzornih sistemov. Čeprav je razvoj teh robotov do te mere, da bodo znali zgraditi strukture v vesolju, predstavlja velik izziv, aplikacije, ki bi jih lahko imeli, so ogromne. Kot je rekel Fekete:
»Roboti se ne utrudijo ali dolgočasijo in uporaba številnih miniaturnih robotov se zdi edini način, da to kritično delo opravite. To izjemno izvirno in pametno delo Ben Jenetta in sodelavcev naredi velikanski skok v smeri gradnje dinamično nastavljivih kril letala, ogromnih sončnih jader ali celo nastavljivih vesoljskih habitatov. "
Malo dvoma ni, da se bo človeštvo moralo zanesti na nekaj zelo napredne tehnologije, če želi človek trajnostno živeti na Zemlji ali se odpraviti v vesolje. Trenutno najbolj obetajoče so tiste, ki ponujajo stroškovno učinkovite načine gledanja na naše potrebe in razširitev naše prisotnosti v celotnem Osončju.
V tem pogledu robotski sestavljalci, kot je BILL-E, ne bi bili uporabni samo v orbiti, na Luni ali širše, ampak tudi tukaj na Zemlji. Ob podobnem združevanju s tehnologijo 3D-tiskanja lahko velike skupine robotskih monterjev, programiranih za skupno delo, zagotovijo poceni modularno ohišje, ki bi lahko pomagalo pri koncu stanovanjske krize.
Kot vedno je mogoče uporabiti tehnološke inovacije, ki pomagajo pri pospeševanju raziskovanja vesolja, in tako olajšati življenje tudi na Zemlji!
