Mēs dzīvojam pasaulē, kurā vienlaikus notiek vairākas tehnoloģiskas revolūcijas. Kamēr lēcieni, kas notiek skaitļošanas, robotikas un biotehnoloģiju jomā, saņem lielu uzmanību, mazāk uzmanības tiek pievērsts tikpat daudzsološai jomai. Šī būtu ražošanas joma, kurā tādas tehnoloģijas kā 3D drukāšana un autonomi roboti ir izrādījušies milzīgi spēļu mainītāji.
Piemēram, ir darbs, ko veic MIT Bitu un atomu centrs (CBA). Tieši šeit absolvents Bendžamins Dženets un profesors Neils Geršenfelds (kā daļa no Jenett doktora disertācijas darba) strādā pie sīkiem robotiem, kas spēj salikt veselas konstrukcijas. Šis darbs varētu ietekmēt visu, sākot no lidmašīnām un ēkām līdz apmetnēm kosmosā.
Viņu darbs ir aprakstīts pētījumā, kas nesen parādījās žurnāla oktobra numurā IEEE robottehnika un automatizācijas vēstules. Pētījuma autori ir Dženeta un Geršenfelds, kuriem pievienojās arī studenti maģistranti Amira Abdel-Rahmana un Kenneth Cheung - MIT un CBA absolvents, kurš tagad strādā NASA Ames pētījumu centrā.
Kā Gerensheld paskaidroja nesenā MIT News izlaidumā, vēsturiski ir bijušas divas plašas robotikas kategorijas. No vienas puses, jums ir dārga robotika, kas izgatavota pēc pielāgotajiem komponentiem, kas ir optimizēti konkrētām lietojumprogrammām. No otras puses, ir arī tādi, kas izgatavoti no lētiem masveidā ražotiem moduļiem ar zemāku veiktspēju.
Roboti, pie kuriem strādā CBA komanda - kurus Jenett ir nodēvējuši par Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer (BILL-E, tāpat kā WALL-E) - ir pilnīgi jauna robotikas nozare. No vienas puses, tie ir daudz vienkāršāki nekā dārgi, pielāgoti un optimizēti robotu varianti. No otras puses, tie ir daudz spējīgāki nekā masveidā ražoti roboti un var veidot plašāku konstrukciju klāstu.
Koncepcijas centrā ir ideja, ka lielākas struktūras var salikt, integrējot mazākus 3D gabalus - ko CBA komanda sauc par “vokseļiem”. Šīs detaļas sastāv no vienkāršiem statņiem un mezgliem, un tos var viegli piestiprināt, izmantojot vienkāršas fiksēšanas sistēmas. Tā kā tās lielākoties ir tukšas vietas, tās ir vieglas, taču tās joprojām var izvietot, lai kravas efektīvi sadalītu.
Roboti tikmēr atgādina mazu roku ar diviem gariem segmentiem, kuru vidū ir eņģes ar spailes ierīci katrā galā, ko viņi izmanto, lai satvertu vokseļa struktūras. Šie papildinājumi ļauj robotiem pārvietoties tāpat kā inchworms, atverot un aizverot savus ķermeņus, lai pārvietotos no vienas vietas uz nākamo.
Tomēr galvenā atšķirība starp šiem montētājiem un tradicionālajiem robotiem ir attiecības starp robotizēto strādnieku un materiāliem, ar kuriem tas strādā. Pēc Geršfeldes teiktā, šo jauno robotu veidu nav iespējams atšķirt no to uzbūvētajām konstrukcijām, jo tie darbojas kopā kā sistēma. Tas ir īpaši redzams, kad runa ir par robotu navigācijas sistēmu.
Mūsdienās lielākajai daļai mobilo robotu ir nepieciešama ļoti precīza navigācijas sistēma, lai sekotu savam stāvoklim, piemēram, GPS. Jaunajiem montētāju robotiem tomēr ir jāzina tikai tas, kur viņi atrodas attiecībā uz vokseliem (mazas apakšvienības, pie kurām viņi šobrīd strādā). Kad montētājs pāriet uz nākamo, tas koriģē savu stāvokļa izjūtu, izmantojot visu, kas tiek darīts, lai orientētos.
Katrs no BILL-E robotiem ir spējīgs saskaitīt savus soļus, kas papildus navigācijai ļauj izlabot visas kļūdas, kuras tas rada. Kopā ar Abdel-Rahmana izstrādāto vadības programmatūru, šis vienkāršotais process ļaus BILL-Es bariem koordinēt savus centienus un strādāt kopā, kas paātrinās montāžas procesu. Kā Dženeta teica:
“Mēs neievietojam robotu ar precizitāti; precizitāte nāk no struktūras [kā tā pakāpeniski iegūst formu]. Tas atšķiras no visiem pārējiem robotiem. Tam vienkārši jāzina, kur ir nākamais solis. ”
Dženets un viņa domubiedri ir uzbūvējuši vairākas montāžu koncepcijas pierādīšanas versijas kopā ar atbilstošajiem vokseļu dizainparaugiem. Viņu darbs tagad ir progresējis līdz vietai, kurā prototipa versijas spēj parādīt vokseļa bloku salikšanu lineārā, divdimensiju un trīsdimensiju struktūrā.
Šāda veida montāžas process jau ir piesaistījis NASA (kas šajā pētījumā sadarbojas ar MIT) un Nīderlandē bāzētās aviācijas un kosmosa kompānijas Airbus SE interesi, kas arī sponsorēja pētījumu. NASA gadījumā šī tehnoloģija būtu ieguvums viņu automatizētajām pārkonfigurējamām misijas adaptīvajām digitālajām montāžas sistēmām (ARMADAS), kuras vada līdzautors Cheungs.
Šī projekta mērķis ir attīstīt nepieciešamās automatizācijas un robotu montāžas tehnoloģijas, lai attīstītu dziļā kosmosa infrastruktūru - kurā ietilpst Mēness bāze un kosmosa dzīvotnes. Šādās vidēs robotu montētāji piedāvā priekšrocību, jo spēja ātri un rentabli salikt struktūras. Tāpat viņi varēs viegli veikt remontu, apkopi un pārbūvi.
“Kosmosa stacijai vai Mēness dzīvotnei šie roboti dzīvos uz konstrukcijas, nepārtraukti to uzturot un remontējot,” saka Dženeta. Ja šie roboti atradīsies apkārt, nevajadzēs no Zemes palaist lielas iepriekš samontētas struktūras. Pārī ar piedevu ražošanu (3D drukāšanu), viņi arī varēs izmantot vietējos resursus kā celtniecības materiālus (process, kas pazīstams kā In-Situ Resource Utilization jeb ISRU).
Sandors Fekete ir Vācijas Braunšveigas Tehniskās universitātes Operētājsistēmu un datortīklu institūta direktors. Nākotnē viņš cer pievienoties komandai, lai pilnveidotu vadības sistēmas. Kaut arī šo robotu izstrāde līdz tādai pakāpei, ka viņi spēs būvēt kosmosa konstrukcijas, ir nopietns izaicinājums, to iespējamās iespējas ir milzīgas. Kā teica Fekete:
“Roboti nenogurst un nenogurst, un daudzu miniatūru robotu izmantošana šķiet vienīgais veids, kā paveikt šo kritisko darbu. Šis ārkārtīgi oriģinālais un izveicīgais Bena Dženeta un līdzstrādnieku darbs padara milzīgu lēcienu uz dinamiski regulējamu lidmašīnas spārnu, milzīgu saules buras vai pat pārkonfigurējamu kosmosa biotopu izveidi. ”
Nav šaubu, ka tad, ja cilvēce vēlas dzīvot ilgtspējīgi uz Zemes vai doties uz kosmosu, tai būs jāpaļaujas uz kādu diezgan modernu tehnoloģiju. Pašlaik visdaudzsološākie no tiem ir tie, kas piedāvā rentablus veidus, kā apmierināt mūsu vajadzības un paplašināt mūsu klātbūtni visā Saules sistēmā.
Šajā ziņā tādi robotu montētāji kā BILL-E būtu noderīgi ne tikai orbītā, uz Mēness vai ārpus tās, bet arī šeit, uz Zemes. Līdzīgi savienojot pārī ar 3D drukāšanas tehnoloģiju, lielas robotu montētāju grupas, kas ieprogrammētas sadarbībai, varētu nodrošināt lētu, modulāru korpusu, kas varētu palīdzēt izbeigt mājokļu krīzi.
Kā vienmēr, var izmantot arī tehnoloģiskos jauninājumus, kas veicina kosmosa izpēti, lai arī dzīve uz Zemes būtu vienkāršāka!
