Сегодня коммерческие самолеты, как правило, производятся в виде секций, часто в разных местах-крылья на одном заводе, секции фюзеляжа в другом, составляющих хвост где-то еще, а затем вылетел на центральный завод в огромные грузовые самолеты для окончательной сборки.
Но как быть, если окончательная сборка была только сборка, причем весь самолет, построенный из большого массива мелких одинаковых фигур, все вместе взятые армии крошечных роботов?
Это видение, которое аспирант Jenett Бенджамин, работая с профессором Массачусетского технологического института Нил Гершенфельд в центре битов и атомов (ЦБА), проводит в качестве докторской диссертации работу. Сейчас дошло до того, что прототип версии таких роботов можно собрать мелкие структуры и даже работают вместе как одна команда для создания крупных сборок.
Новая работа появится в октябрьском номере стандарт IEEE по робототехнике и автоматизации письма, в работе Jenett, Гершенфельд, товарищ аспирант Амира Абдель-Рахман, и ЦБ выпускник Кеннет Чунг см ’07, кандидат ’12, который сейчас в НАСА Эймс исследовательский центр, где он ведет армады проект по созданию лунной базы, которая может быть построена с роботизированной сборки.
«Что на самом сердце это новый вид робототехники, что мы называем относительной роботов», — говорит Гершенфельд. Исторически сложилось так, объясняет он, были две широкие категории робототехника — те, что сделаны из дорогих специальных компонентов, которые тщательно оптимизированы для конкретных приложений, таких как заводской сборки, так и тех, что сделаны из недорогих серийных модулей с гораздо более низкой производительностью. Новых роботов, однако, являются альтернативой для обеих. Они гораздо проще, нежели прежнего, в то время как гораздо более способный, чем второй, и у них есть потенциал, чтобы революционизировать производство крупномасштабных систем, от самолетов до мостов до целых зданий.
По данным Гершенфельд, ключевое различие кроется в отношениях между робототехнические устройства и материалы, которыми она занимается и манипулирования. С этими новыми типами роботов, «вы не можете отделить робота от структуры-они работают вместе как система», — говорит он. Например, в то время как большинство мобильных роботов требуют очень точных навигационных систем, чтобы отслеживать свои позиции, нового сборщика роботов, только нужно отслеживать, где они находятся в отношении мелких субъединиц, называемых вокселей, что они в настоящее время работают на. Каждый раз, когда робот делает шаг на следующую вокселей, он корректирует свое чувство позиции, всегда в привязке к конкретным компонентам, которые он стоит в данный момент.
Базовые концепции заключается в том, что как раз самые сложные изображения могут быть воспроизведены с помощью массива точек на экране, практически любой физический объект может быть воссоздан в виде массива из мелких трехмерных предметов или воксели, которые сами могут быть составлены из простых стоек и узлов. Команда показала, что эти простые компоненты могут быть организованы для эффективного распределения нагрузок; они в значительной степени состоят из открытого пространства, так что общий вес конструкции сводится к минимуму. Блоки могут быть собраны и помещены в позиции рядом друг с другом простые сборщики, а затем скрепляются между собой с помощью системы защелок, встроенный в каждый воксель.
Роботы сами напоминают небольшой рычаг, с двумя длинными сегментами на шарнирах посередине, и устройства для зажима на воксельных структур на каждом конце. Простые устройства, как гусеничку, продвигаясь вдоль ряда вокселей путем многократного открытия и закрытия их V-образных тел, чтобы перейти от одного к другому. Jenett окрестила маленького Билла-е роботы (намек на фильм робот ВАЛЛ-И), которая выступает за двуногими изотропной решетки Locomoting проводника.
Jenett построил несколько версий монтажники как доказательство правильности концепции проектов, наряду с соответствующими расчетами воксел с механизмами фиксации легко присоединить или отсоединить каждого из своих соседей. Он использовал эти прототипы для демонстрации сборки блоков в линейных, двумерных и трехмерных структур. «Мы не вкладываем точность робота; точность исходит из структуры», как он постепенно принимает форму, Jenett говорит. «Это отличается от всех остальных роботов. Он просто должен знать, где его следующий шаг».
Как она работает, на монтаж кусков, каждый из крошечных роботов может рассчитывать свои шаги над структурой, — говорит Гершенфельд, директор ЦБА. Наряду с оборудованием, это позволяет роботам исправлять ошибки на каждом шагу, устраняя самые сложные типовых роботизированных систем, говорит он. «Он отсутствует большинство обычных систем управления, но пока что не опоздает ни на шаг, он знает, где она.» Для практической сборки, полчища таких подразделений, которые могли бы работать вместе, чтобы ускорить процесс, благодаря контролю программное обеспечение, разработанное Абдель-Рахман, который может позволить роботов, чтобы координировать свою работу и не мешая друг другу.
Этот вид сборки крупногабаритных конструкций из идентичных субъединиц с помощью простых робототехнических систем, как к ребенку собрать большой замок из «Лего», уже вызвал интерес ряда крупных потенциальных пользователей, в том числе НАСА, МТИ сотрудника на исследования и европейской аэрокосмической компании Airbus, которые также помогли финансировать исследование.
Одним преимуществом такой сборки является то, что ремонт и обслуживание может быть легко обрабатываются такой же роботизированный процесс как первичной сборки. Поврежденные участки могут быть разобраны из структуры и заменяются новыми, создавая структуру, которая столь же надежной, как и оригинал. «Unbuilding так же важно, как здания», — говорит Гершенфельд, и этот процесс может также использоваться, чтобы внести изменения или улучшения в системе с течением времени.
«На космической станции или лунной среде обитания, эти роботы будут жить на структуру, постоянно поддерживая и ремонтируя его», — говорит Jenett.
В конечном итоге, такие системы могут использоваться для создания целых зданий, особенно в сложных условиях, например в космосе или на Луне или на Марсе, — говорит Гершенфельд. Это может исключить необходимость доставить большой укрупненных конструкций на всем пути от Земли. Вместо того, чтобы можно было отправлять большие партии мелких субъединиц, или их форма из местных материалов с использованием систем, которые могли бы провернуть этих субъединиц в их конечный пункт назначения. «Если вы можете сделать реактивный самолет, вы можете сделать здания», — говорит Гершенфельд.
В процессе, Гершенфельд говорит: «мы чувствуем, что открывая новое поле из гибридного материала-робот системы».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!