Μικρά ρομπότ για συναρμολόγηση μεγάλων αντικειμένων


Τη συναρμολόγηση μεγάλων αντικειμένων- όπως πχ αεροσκάφη- από πολλά μικρά τμήματα, χάρη στη δουλειά ενός «στρατού» μικρών ρομπότ οραματίζονται ερευνητές του ΜΙΤ.

Όπως αναφέρει το ΜΙΤ News, πρόκειται για τη διδακτορική διατριβή του Μπέντζαμιν Τζένετ, σε συνεργασία με τον καθηγητή Νιλ Γκέρσενφελντ στο CBA (Center for Bits and Atoms) του ΜΙΤ: Πλέον οι ερευνητές βρίσκονται στο σημείο όπου πρωτότυπες εκδόσεις τέτοιων ρομπότ μπορούν να συναρμολογούν μικρές δομές και να συνεργάζονται μεταξύ τους για την κατασκευή μεγαλύτερων.

Η σχετική έρευνα παρουσιάστηκε στο IEEE Robotics and Automation Letters, σε επιστημονικό άρθρο με τη συμμετοχή των Τζένετ και Γκέρσενφελντ, καθώς και των Αμίρα Αμπντέλ Ραχμάν και Κένεθ Τσέουνγκ.

«Στην “καρδιά” βρίσκεται ένα νέο είδος ρομποτικής, αυτό που χαρακτηρίζουμε σχετικά ρομπότ» λέει ο Γκέρσενφελντ. Ιστορικά, εξηγεί, υπήρχαν δύο ευρείες κατηγορίες ρομπότ: Αυτά που είναι φτιαγμένα από ακριβά ειδικά εξαρτήματα, εξειδικευμένα για συγκεκριμένες εφαρμογές, και αυτά από φθηνά, μαζικά παραγόμενα τμήματα, με πολύ χαμηλότερες επιδόσεις. Τα νέα ρομπότ, όπως σημειώνει, αποτελούν εναλλακτική και στις δύο κατηγορίες, καθώς είναι απλά, ικανά και μπορούν να φέρουν επανάσταση στην παραγωγή μεγάλων αντικειμένων και συστημάτων- από αεροπλάνα μέχρι γέφυρες ή ακόμα και κτίρια.

Σύμφωνα με τον Γκέρσενφελντ η βασική διαφορά έγκειται στη σχέση μεταξύ του ρομπότ και των υλικών που μεταχειρίζεται. Με το νέο αυτό είδος ρομπότ, «δεν μπορείς να διαχωρίσεις το ρομπότ από τη δομή- συνεργάζονται ως σύστημα». Για παράδειγμα, ενώ τα πιο πολλά αυτοκινούμενα ρομπότ απαιτούν εξαιρετικά ακριβή συστήματα πλοήγησης για να γνωρίζουν τη θέση τους, τα νέα ρομπότ χρειάζονται μόνο να ξέρουν πού είναι σε σχέση με τις μικρές υπομονάδες (voxels) πάνω στις οποίες εργάζονται. Κάθε φορά που ένα ρομπότ κάνει ένα βήμα στο επόμενο voxel, ρυθμίζει την αίσθηση της θέσης του, πάντα σε σχέση με τα αντικείμενα πάνω στα οποία βρίσκεται εκείνη τη στιγμή.

Η κεντρική ιδέα είναι πως, ακριβώς όπως οι πιο πολύπλοκες εικόνες μπορούν να αναπαραχθούν χρησιμοποιώντας μια ακολουθία pixels σε μια οθόνη, πρακτικά οποιοδήποτε φυσικό αντικείμενο μπορεί να αναδημιουργηθεί ως μια ακολουθία μικρότερων τρισδιάστατων αντικειμένων, των voxels. Η ομάδα έχει δείξει πως αυτά τα απλά εξαρτήματα μπορούν να διαρρυθμιστούν έτσι ώστε να γίνεται αποδοτική κατανομή των φορτίων- ενώ σε μεγάλο βαθμό αποτελούνται από ανοιχτό χώρο, έτσι ώστε το συνολικό βάρος της δομής να μειώνεται. Οι μονάδες αυτές μπορούν να μεταφέρονται και να τοποθετούνται από τους συναρμολογητές και στη συνέχεια να δένονται/ συνδέονται μεταξύ τους μέσω της χρήσης συστημάτων σύνδεσης που διαθέτει το κάθε voxel.

Όσον αφορά στα ίδια τα ρομπότ, παραπέμπουν σε έναν μικρό βραχίονα με δύο μακριά τμήματα που συνδέονται το ένα με το άλλο και ειδικά εργαλεία για τη σύνδεση με τις δομές των voxels. Η κίνηση των ρομπότ αυτών θυμίζει τον τρόπο με τον οποίο κινούνται τα σκουλήκια, κινούμενα πάνω στις δομές των voxels «ανοιγοκλείνοντας» τα σώματά τους. Ο Τζένετ τα ονόμασε BILL-E (Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer) και ήδη έχει κατασκευάσει διαφορετικές εκδόσεις τους, χρησιμοποιώντας τες για να επιδείξει τη συναρμολόγηση γραμμικών, δισδιάστατων και τρισδιάστατων δομών. «Δεν ενσωματώνουμε την ακρίβεια στο ρομπότ, η ακρίβεια έρχεται από τη δομή» καθώς αυτή σχηματίζεται, λέει ο Τζένετ. «Αυτό είναι το διαφορετικό σε σχέση με τα άλλα ρομπότ. Απλά χρειάζεται να ξέρει πού είναι το επόμενο βήμα».

Καθώς εργάζεται στη συναρμολόγηση, το καθένα από τα μικρά αυτά ρομπότ μπορεί να μετρά τα βήματά του στη δομή, αναφέρει ο Γκέρσενφελντ. Πέρα από την πλοήγηση, αυτό επιτρέπει στα ρομπότ να διορθώνουν λάθη σε κάθε βήμα, εξαλείφοντας έτσι το μεγαλύτερο μέρος της πολυπλοκότητας των συμβατικών ρομποτικών συστημάτων. «Δεν έχει τα περισσότερα από τα συνηθισμένα συστήματα ελέγχου, αλλά όσο δεν χάνει βήμα, ξέρει πού είναι» σημειώνει ο ερευνητής. Για πρακτικούς σκοπούς, «στρατοί» από τέτοιες μικρές μονάδες θα μπορούσαν να συνεργάζονται για την επιτάχυνση της όλης διαδικασίας, χάρη σε λογισμικό ελέγχου που ανέπτυξε η Αμπντέλ Ραχμάν, το οποίο επιτρέπει στα ρομπότ να συντονίζονται χωρίς το ένα να εμποδίζει το άλλο.

Η χρήση τέτοιων συστημάτων θα συνεπαγόταν μεγάλα πλεονεκτήματα- όπως το ότι εργασίες επισκευής και συντήρησης θα μπορούσαν να γίνονται εύκολα με τα ίδια μέσα που χρησιμοποιήθηκαν και κατά την αρχική συναρμολόγηση. Τμήματα που έχουν υποστεί ζημιές θα μπορούσαν να αφαιρούνται από τη δομή και να αντικαθίστανται με νέα, παράγοντας μια δομή που είναι το ίδιο στιβαρή με την αρχική. «Για έναν διαστημικό σταθμό ή μια σεληνιακή βάση, αυτά τα ρομπότ θα μπορούσαν να “ζουν” στη δομή, συνεχώς συντηρώντας και επισκευάζοντάς την» λέει ο Τζένετ. Γενικότερα, τέτοια συστήματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ολόκληρων κτιρίων- ειδικά σε «δύσκολα» περιβάλλοντα, όπως το διάστημα, τη Σελήνη ή τον Άρη, εξαλείφοντας την ανάγκη για αποστολή μεγάλων, προκατασκευασμένων τμημάτων από τη Γη.
loading...

Δεν υπάρχουν σχόλια :