Sammansättningsrobotar kan montera stora strukturer

Det pågår nytt arbete med sammansättningsrobotar vid Massachusetts Institute of Technology. Professor Neil Gershenfeld och doktorand Benjamin Jennett har arbetat i MIT:s Center for Bits and Atoms (CBA) för att skapa prototypversioner av robotarna. De små robotarna kan montera små strukturer och samordnar med varandra för att montera ihop de mindre strukturerna till större delar.

Dessa nya utvecklingar kan ha stora implikationer för vissa industrier, såsom kommersiella flygplan. För närvarande monteras kommersiella flygplan ofta bit för bit. Dessa delar tillverkas på olika platser och möts slutligen på en plats för montering. Med denna nya teknik kan hela det kommersiella flygplanet monteras på samma plats av de små robotarna.

De nya utvecklingarna publicerades i oktoberutgåvan av IEEE Robotics and Automation Letters. Artikeln sammanställdes av professor Gershenfeld, Jennett och doktorand Amira Abdel-Rahman. Den arbetades också på av CBA-alumnen Kenneth Cheung, som nu arbetar i Amers Research Center på NASA. Där driver Cheung ARMADAS-projektet, som fokuserar på att utforma en lunarmodul som kan byggas genom robotmontering.

“Vad som ligger till grund för detta är en ny typ av robotik, som vi kallar relativa robotar”, säger Gershenfeld.

Två kategorier av robotar

Enligt Gershenfeld finns det två breda kategorier av robotik. Den första består av dyra, specialtillverkade komponenter som är specifikt optimerade för tillämpningar som fabriksmontering. Den andra består av billiga, massproducerade komponenter med lägre prestanda.

De nya sammansättningsrobotarna tillhör varken kategori; de är enklare, mer kapabla och kan förändra allt vi vet om produktion av artiklar som flygplan, broar och byggnader.

Den stora skillnaden med dessa sammansättningsrobotar är att de har ett annat system för hur den robotiska enheten interagerar med materialet som den hanterar.

“Du kan inte separera roboten från strukturen – de fungerar tillsammans som ett system”, säger Gershenfeld.

I stället för att hålla reda på sin position genom att använda navigeringssystem, använder sammansättningsrobotarna små underenheter, eller voxlar. Med varje steg till nästa voxel kan sammansättningsroboten justera sin känsla av position.

Teamet vill att varje fysiskt objekt ska kunna återskapas som en matris av mindre voxlar, bestående av enkla stöd och noder. De enkla komponenterna kan sedan fördela olika laster baserat på deras anordning, och objektets totala vikt kommer att vara lägre eftersom voxelarna till stor del kommer att bestå av tomma utrymmen. Varje voxel kommer att ha ett låssystem inbyggt i den så att de alla kan hållas samman.

Förenkling av komplexa robotiska system

När voxel sätter samman delar kan den räkna sina steg över strukturen. Detta, tillsammans med navigeringstekniken, förenklar de nuvarande komplexa robotiska systemen.

“Det saknar de vanliga kontrollsystemen, men så länge den inte missar ett steg, vet den var den är”, säger Gershenfeld.

Abdel-Rahman utvecklade kontrollprogramvara som hjälper till att göra processen snabbare genom att samla ihop svärmar av enheter, som hjälper robotarna att samordna och arbeta tillsammans.

Stort intresse från stora namn

Det finns redan ett stort intresse för tekniken från stora namn som NASA och det europeiska flygbolaget Airbus SE (AIR.DE ).

En av fördelarna med sammansättningsrobotarna är att de tillåter reparation och underhåll av en struktur att följa samma robotiska process som den ursprungliga monteringen. Skadade delar av strukturen kan ersättas och repareras, och detta tillåter den att stanna på samma plats i stället för att delas upp.

Enligt Gershenfeld, “Är nedmontering lika viktigt som montering”.

“För en rymdstation eller en lunarmodul skulle dessa robotar bo på strukturen, kontinuerligt underhålla och reparera den”, säger Jenett.

Dessa nya utvecklingar kommer att ha enorma implikationer för nästan alla strukturer och deras byggprocess, inklusive hela byggnader. Enligt teamet kan det även användas i svåra miljöer som rymden, månen eller Mars. I stället för att skicka stora strukturer till rymden, kunde stora mängder mindre delar skickas och sedan monteras av robotarna. Ännu bättre, kunde de naturliga resurserna användas i den plats där underenheterna går.

Enorm potential och problem

Medan man erkänner den enorma potentialen för denna teknik och hur den kommer att förändra vårt samhälle, är det också värt att notera att det kommer att ha enorma implikationer för ekonomin också. Med användningen av robotik och artificiell intelligens, blir behovet av människor att bygga, skapa och utveckla mindre viktigt. Om vi inte fortsätter med försiktighet, kommer dessa nya tekniker att komma med enorma problem.