Инженеры из США представили новую концепцию изготовления масштабных конструкций. Изделие собирается из простых одинаковых блоков специально для этого предназначенными роботами. По мысли авторов, так можно будет сделать корпус самолёта, построить здание или даже лунную базу.

Подробности описаны в научной статье, опубликованной в журнале IEEE Robotics and Automation Letters группой во главе с Нилом Гершенфельдом (Neil Gershenfeld) из Массачусетского технологического института, передает Day.Az со ссылкой на Вести.

Основная мысль инженеров проста и логична. Как любое изображение может быть собрано из одинаковых точек-пикселей, так и многие конструкции можно собрать из одинаковых блоков, которые авторы называют вокселями (напомним, что этот термин используется довольно давно). Любой, кто когда-нибудь имел дело с конструктором LEGO, без труда поймёт, о чём идёт речь.

Разумеется, разработчики не предлагают собирать таким образом сложные механизмы, такие как двигатели или системы управления. В данном случае речь, скорее, о корпусах транспортных средств, стенах зданий и тому подобных вещах.

Сборка из стандартных блоков с помощью стандартного же робота имеет очевидные преимущества. Не нужно отлаживать множество технологических процессов по изготовлению разных деталей, для каждого из них применяя собственных дорогостоящих роботов. Не нужно собирать разные части корпуса самолёта на разных заводах и свозить их вместе, как это делается сейчас. Всё, что нужно - один робот (или несколько для ускорения работы) и очень много вокселей.

На данный момент воксель представляет собой ажурную металлическую конструкцию в форме кубоэктаэдра. Из металла сделаны только рёбра многогранника. Его грани пусты. Авторы рассчитали, что подобная конструкция эффективно распределяет механические нагрузки. При этом, поскольку большую часть объёма такого строительного блока составляет воздух, он достаточно лёгок. Между собой воксели крепятся с помощью встроенных в них магнитов.

Впрочем, стоит помнить, что текущая версия предназначена только для демонстрации принципов работы, а отнюдь не для того, чтобы и в самом деле собирать самолёты. Так что конструкция вокселя может быть изменена под конкретную задачу.

Другим новшеством является собирающий робот. И здесь авторы применили весьма оригинальный подход.

Промышленное производство появилось за столетия до его автоматизации. Изобретатели и разработчики не заботились о том, чтобы производство их детища было как можно легче автоматизировать. Поэтому человечеству понадобились весьма дорогостоящие роботы, умеющие выполнять сложные движения, с большой точностью ориентироваться в пространстве и так далее. К тому же каждый такой механический сборщик узкоспециализирован, так что на производстве требуется много разных машин.

Разумеется, можно попробовать обойтись роботами более широкого профиля, имеющими стандартную систему навигации, стандартные манипуляторы и так далее. Это удешевит процесс, но наверняка скажется на скорости и качестве работы.

Воксельная сборка кардинально отличается от обоих подходов. Робот, собирающий этот конструктор, был создан специально для этого, поэтому он (по крайней мере, в перспективе) будет справляться со своей задачей на уровне своих промышленных "коллег". Однако воксели с самого начала были спроектированы так, чтобы максимально облегчить жизнь электронному рабочему. Поэтому робот прост и, соответственно, дёшев.

"Робота невозможно отделить от конструкции. Они работают как единая система", - утверждает Гершенфельд.

Робот имеет Λ-образное тело. Практически он состоит из двух скреплённых шарниром ног без рук и туловища. Машина не стоит на полу, она опирается на воксели той конструкции, которую собирает, причём каждая нога стоит на своём вокселе. "Ступня" по размеру подходит к вокселю и, можно сказать, надевается на него.

Перемещается устройство шагами специально подобранной ширины: чтобы можно было убрать ногу с одного блока и поставить на следующий. К одной из ног прикреплён манипулятор для захвата и перемещения соседнего вокселя.

Роботы успешно собирают из вокселей трёхмерные конструкции.
Фото Benjamin Jenett.

Благодаря таким особенностям детищу инженеров не нужна совершенная система навигации и компьютерного зрения. Ему достаточно отличать друг от друга довольно крупные воксели, чтобы определиться, где он находится и что ему делать дальше. Никаких сложных движений ему тоже делать не надо: только перешагивать с одного блока на другой, подхватывать их и ставить в нужное место.

У него отсутствует большинство обычных систем управления, но пока он не пропустил ни одного шага, он знает, на каком этапе он находится", - объясняет Гершенфельд.

Если же робот пропустил какое-то действие по сборке, то очень скоро он не сможет выполнить следующее, так как попытается либо наступить на несуществующий воксель, либо прикрепить к нему другой. Поэтому ошибки будут своевременно выявляться и устраняться.

На данный момент роботы успешно собирают ряд из нескольких вокселей, поставленных друг за другом в прямую линию, а также двумерные и трёхмерные структуры.

Авторы также разработали программное обеспечение, позволяющее нескольким роботам работать вместе, координируя свои действия и не мешая друг другу.

Роботов можно использовать не только для сборки конструкции, но и для её частичной разборки при необходимости ремонта или технического обслуживания.

Сообщается, что данным проектом уже заинтересовались такие солидные организации, как NASA и Airbus SE.

Отметим, что для применения подобной технологии необходимо пересмотреть конструкцию всех изделий, которые планируется с её помощью изготавливать. Корпуса "Боингов" или стены домов не приспособлены для того, чтобы собирать их из кубоэктаэдров по принципу LEGO. Кроме того, революция в промышленности состоится только в том случае, если новый подход докажет свою эффективность и безопасность.

30%-dək olan cashback-dən indi yararlanın