กองทัพหุ่นยนต์ขนาดเล็กสามารถประกอบโครงสร้างขนาดใหญ่ในอวกาศได้

เราอาศัยอยู่ในโลกที่มีการปฏิวัติทางเทคโนโลยีหลายอย่างเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ในขณะที่การก้าวกระโดดที่เกิดขึ้นในด้านการคำนวณหุ่นยนต์และเทคโนโลยีชีวภาพกำลังได้รับความสนใจอย่างมาก แต่ก็มีการให้ความสนใจน้อยลงในสาขาที่มีแนวโน้มดี นี่จะเป็นสาขาการผลิตที่เทคโนโลยีเช่นการพิมพ์ 3 มิติและหุ่นยนต์อัตโนมัติกำลังพิสูจน์ให้เห็นว่าเป็นผู้เปลี่ยนเกมครั้งใหญ่

ตัวอย่างเช่นมีงานที่ดำเนินการโดยศูนย์สำหรับ Bits และ Atoms (CBA) ของ MIT ที่นี่เป็นที่นักศึกษาบัณฑิตศึกษาของเบนจามินเจนเน็ทและศาสตราจารย์นีลเกเซอร์เฮนเฟลด์ (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเจนเน็ต) กำลังทำงานกับหุ่นยนต์ตัวเล็ก ๆ ที่สามารถประกอบโครงสร้างทั้งหมดได้ งานนี้อาจมีความหมายสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่เครื่องบินและอาคารไปจนถึงการตั้งถิ่นฐานในอวกาศ

งานของพวกเขาถูกอธิบายในการศึกษาที่เพิ่งปรากฏในฉบับเดือนตุลาคมของ หุ่นยนต์ IEEE และจดหมายอัตโนมัติ. การศึกษานี้เขียนโดย Jenett และ Gershenfeld ผู้ร่วมงานกับเพื่อนนักศึกษาระดับบัณฑิต Amira Abdel-Rahman และ Kenneth Cheung - จบการศึกษาจาก MIT และ CBA ซึ่งปัจจุบันทำงานที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA

ดังที่ Gerensheld ได้อธิบายไว้ในข่าว MIT ล่าสุดเมื่อไม่นานมานี้มีหุ่นยนต์สองประเภท ในอีกด้านหนึ่งคุณจะได้รับหุ่นยนต์ราคาแพงที่ทำจากส่วนประกอบที่กำหนดเองซึ่งได้รับการปรับแต่งสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ ในทางตรงกันข้ามมีผู้ที่ทำจากโมดูลมวลผลิตราคาไม่แพงที่มีประสิทธิภาพต่ำ

หุ่นยนต์ที่ทีม CBA กำลังทำงานอยู่ - ซึ่ง Jenett ได้ขนานนามนักสำรวจ Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer (BILL-E เช่น WALL-E) - เป็นตัวแทนของสาขาหุ่นยนต์ใหม่ทั้งหมด ในอีกด้านหนึ่งพวกเขาจะง่ายกว่าหุ่นยนต์ราคาแพงกำหนดเองและปรับให้เหมาะสมที่สุด ในอีกด้านหนึ่งพวกเขามีความสามารถมากกว่าหุ่นยนต์ที่ผลิตจำนวนมากและสามารถสร้างโครงสร้างที่หลากหลายได้กว้างขึ้น

หัวใจสำคัญของแนวคิดคือความคิดที่ว่าโครงสร้างขนาดใหญ่สามารถประกอบได้ด้วยการรวมชิ้นส่วน 3 มิติขนาดเล็กลงซึ่งทีม CBA เรียกว่า "voxels" ส่วนประกอบเหล่านี้ประกอบด้วย struts และโหนดที่เรียบง่ายและสามารถติดเข้าด้วยกันได้อย่างง่ายดายโดยใช้ระบบล็อคแบบง่าย เนื่องจากส่วนใหญ่เป็นพื้นที่ว่างเปล่าจึงมีน้ำหนักเบา แต่ยังสามารถจัดเรียงเพื่อกระจายโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในขณะเดียวกันหุ่นยนต์ก็ดูเหมือนแขนขนาดเล็กที่มีสองส่วนที่ยาวซึ่งอยู่ตรงกลางพร้อมกับอุปกรณ์จับยึดที่ปลายแต่ละด้านที่พวกเขาใช้เพื่อยึดเกาะกับโครงสร้างของ voxel ภาคผนวกเหล่านี้ช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เหมือนหนอนขนาดนิ้วเปิดและปิดร่างกายเพื่อย้ายจากจุดหนึ่งไปยังจุดถัดไป

อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแอสเซมบลีเหล่านี้และหุ่นยนต์แบบดั้งเดิมคือความสัมพันธ์ระหว่างคนงานหุ่นยนต์และวัสดุที่มันทำงานด้วย ตาม Gershefeld มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะหุ่นยนต์ชนิดใหม่นี้จากโครงสร้างที่พวกเขาสร้างขึ้นเพราะพวกเขาทำงานร่วมกันเป็นระบบ สิ่งนี้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อพูดถึงระบบนำทางของหุ่นยนต์

วันนี้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ส่วนใหญ่ต้องการระบบนำทางที่แม่นยำสูงเพื่อติดตามตำแหน่งของพวกเขาเช่น GPS หุ่นยนต์แอสเซมเบลอร์ใหม่ต้องการเพียงรู้ว่าพวกเขาอยู่ในความสัมพันธ์กับ voxels (หน่วยย่อยขนาดเล็กที่พวกเขากำลังทำงานอยู่) เมื่อแอสเซมเบลอร์เคลื่อนไปยังที่ถัดไปมันจะปรับความรู้สึกของตำแหน่งโดยใช้สิ่งที่กำลังทำงานเพื่อปรับทิศทางตัวเอง

หุ่นยนต์ BILL-E แต่ละตัวมีความสามารถในการนับขั้นตอนซึ่งนอกเหนือจากการนำทางช่วยให้สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างทางได้ พร้อมกับซอฟต์แวร์ควบคุมที่พัฒนาโดย Abdel-Rahman กระบวนการที่ง่ายนี้จะช่วยให้ฝูงของ BILL-Es สามารถประสานงานความพยายามและทำงานร่วมกันซึ่งจะช่วยเพิ่มความเร็วในกระบวนการประกอบ ในฐานะที่เป็น Jenett กล่าวว่า:

“ เราจะไม่ใส่ความแม่นยำลงในหุ่นยนต์ ความแม่นยำมาจากโครงสร้าง [ขณะที่ค่อยๆเป็นรูปร่าง] มันต่างจากโรบอตอื่น ๆ ทั้งหมด เพียงแค่ต้องรู้ว่าขั้นตอนต่อไปคืออะไร”

Jenett และผู้ร่วมงานของเขาได้สร้างตัวพิสูจน์แอสเซมเบลอร์หลายรุ่นพร้อมกับการออกแบบ voxel ที่สอดคล้องกัน งานของพวกเขาก้าวหน้าไปถึงจุดที่รุ่นต้นแบบสามารถแสดงให้เห็นถึงการประกอบบล็อก voxel ในโครงสร้างเชิงเส้นสองมิติและสามมิติ

กระบวนการประกอบแบบนี้ได้รับความสนใจจากองค์การนาซ่า (ซึ่งร่วมมือกับ MIT ในการวิจัยนี้) และ บริษัท Airbus SE ซึ่งเป็น บริษัท การบินและอวกาศในเนเธอร์แลนด์ซึ่งให้การสนับสนุนการศึกษาด้วยเช่นกัน ในกรณีของนาซ่าเทคโนโลยีนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับระบบ Adaptive Digital Assembly System (ARMADAS) ที่ปรับแต่งได้โดยอัตโนมัติซึ่งเป็นผู้นำของ Cheung

เป้าหมายของโครงการนี้คือการพัฒนาระบบอัตโนมัติและเทคโนโลยีการประกอบหุ่นยนต์ที่จำเป็นเพื่อพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานพื้นที่ลึกซึ่งรวมถึงฐานจันทรคติและแหล่งอาศัยของอวกาศ ในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ผู้ประกอบหุ่นยนต์นำเสนอข้อดีของความสามารถในการประกอบโครงสร้างอย่างรวดเร็วและคุ้มค่ากว่า ในทำนองเดียวกันพวกเขาจะสามารถดำเนินการซ่อมแซมบำรุงรักษาและดัดแปลงได้อย่างง่ายดาย

“ สำหรับสถานีอวกาศหรือที่อยู่อาศัยของดวงจันทร์หุ่นยนต์เหล่านี้จะอาศัยอยู่บนโครงสร้างการบำรุงรักษาและซ่อมแซมอย่างต่อเนื่อง” เจนเน็ทกล่าว การมีหุ่นยนต์เหล่านี้อยู่รอบตัวจะช่วยขจัดความจำเป็นที่จะต้องเปิดตัวโครงสร้างประกอบชิ้นส่วนขนาดใหญ่จากโลก เมื่อจับคู่กับการผลิตแบบเพิ่มเติม (การพิมพ์ 3 มิติ) พวกเขาจะสามารถใช้ทรัพยากรในท้องถิ่นเป็นวัสดุก่อสร้าง (กระบวนการที่เรียกว่าการใช้ทรัพยากร In-Situ หรือ ISRU)

Sandor Fekete เป็นผู้อำนวยการสถาบันระบบปฏิบัติการและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งบรันสวิกประเทศเยอรมนี ในอนาคตเขาหวังว่าจะได้เข้าร่วมทีมเพื่อพัฒนาระบบควบคุมต่อไป ในขณะที่การพัฒนาหุ่นยนต์เหล่านี้จนถึงจุดที่พวกเขาจะสามารถสร้างโครงสร้างในอวกาศเป็นความท้าทายที่สำคัญ ในฐานะที่เป็น Fekete กล่าวว่า:

“ หุ่นยนต์ไม่เบื่อหรือเบื่อและการใช้หุ่นยนต์ขนาดเล็กจำนวนมากดูเหมือนเป็นวิธีเดียวที่จะทำให้งานสำคัญนี้สำเร็จ งานที่เป็นต้นฉบับและฉลาดหลักแหลมอย่างยิ่งของเบ็นเจนเน็ทและผู้ทำงานร่วมกันทำให้ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ไปสู่การสร้างปีกเครื่องบินที่ปรับได้แบบไดนามิกใบเรือสุริยะขนาดใหญ่หรือแม้กระทั่งแหล่งอาศัยของอวกาศ

มีข้อสงสัยนิดหน่อยว่าถ้ามนุษยชาติต้องการอยู่อย่างยั่งยืนบนโลกหรือออกไปสู่อวกาศมันจะต้องพึ่งพาเทคโนโลยีขั้นสูงบางอย่าง ตอนนี้สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือสิ่งที่เสนอวิธีที่ประหยัดต้นทุนในการมองเห็นความต้องการของเราและขยายการมีอยู่ของเราทั่วทั้งระบบสุริยะ

ในแง่นี้ผู้ประกอบหุ่นยนต์อย่าง BILL-E ไม่เพียง แต่จะมีประโยชน์ในวงโคจรบนดวงจันทร์หรือเกินขึ้นไปเท่านั้น แต่ยังรวมถึงที่นี่บนโลกด้วย เมื่อจับคู่กับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแอสเซมบลีของหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ที่ตั้งโปรแกรมให้ทำงานร่วมกันสามารถจัดหาที่อยู่อาศัยแบบแยกส่วนที่ราคาถูกซึ่งสามารถช่วยยุติวิกฤติที่อยู่อาศัย

เช่นเคยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถสำรวจอวกาศได้ล่วงหน้าเพื่อให้ชีวิตบนโลกง่ายขึ้นเช่นกัน!