Chúng ta sống trong một thế giới nơi nhiều cuộc cách mạng công nghệ đang diễn ra cùng một lúc. Trong khi những bước nhảy vọt đang diễn ra trong lĩnh vực điện toán, robot và công nghệ sinh học đang thu hút được nhiều sự chú ý, thì sự chú ý ít được dành cho một lĩnh vực cũng đầy triển vọng. Đây sẽ là lĩnh vực sản xuất, nơi các công nghệ như in 3D và robot tự trị đang chứng tỏ là một người thay đổi cuộc chơi khổng lồ.
Ví dụ, có công việc đang được Trung tâm MIT và Bits (CBA) theo đuổi. Chính tại đây, sinh viên tốt nghiệp Benjamin Jenett và Giáo sư Neil Gershenfeld (là một phần của công việc luận án tiến sĩ của Jenett, đang làm việc trên các robot nhỏ có khả năng lắp ráp toàn bộ cấu trúc. Công trình này có thể có ý nghĩa đối với mọi thứ, từ máy bay và các tòa nhà đến các khu định cư trong không gian.
Công việc của họ được mô tả trong một nghiên cứu xuất hiện gần đây trong số tháng 10 của Chữ viết tự động và robot của IEEE. Nghiên cứu được tác giả bởi Jenett và Gershenfeld, người đã tham gia cùng với sinh viên tốt nghiệp Amira Abdel-Rahman và Kenneth Cheung - tốt nghiệp MIT và CBA, hiện đang làm việc tại Trung tâm nghiên cứu của NASA Am Ames.
Như Gerensained đã giải thích trong một bản phát hành MIT News gần đây, trong lịch sử đã có hai loại robot. Một mặt, bạn đã có các robot đắt tiền tạo ra các thành phần tùy chỉnh được tối ưu hóa cho các ứng dụng cụ thể. Mặt khác, có những cái được làm từ các mô-đun sản xuất hàng loạt rẻ tiền với hiệu suất thấp hơn.
Các robot mà nhóm CBA đang chế tạo - mà Jenett đã đặt tên là Nhà thám hiểm định vị mạng tinh thể Bipedal (BILL-E, như WALL-E) - đại diện cho một nhánh robot hoàn toàn mới. Một mặt, chúng đơn giản hơn nhiều so với các loại robot đắt tiền, tùy chỉnh và tối ưu hóa. Mặt khác, chúng có khả năng hơn nhiều so với robot sản xuất hàng loạt và có thể xây dựng nhiều cấu trúc khác nhau.
Trọng tâm của khái niệm này là ý tưởng rằng các cấu trúc lớn hơn có thể được lắp ráp bằng cách tích hợp các mảnh 3D nhỏ hơn - mà nhóm CBA gọi là voxels Hồi. Các thành phần này được tạo thành từ các thanh chống và nút đơn giản và có thể dễ dàng gắn chặt với nhau bằng các hệ thống chốt đơn giản. Vì chúng chủ yếu là không gian trống, chúng nhẹ nhưng vẫn có thể được sắp xếp để phân phối tải hiệu quả.
Các robot, trong khi đó, giống như một cánh tay nhỏ với hai đoạn dài được đặt ở giữa với một thiết bị kẹp ở mỗi đầu mà chúng sử dụng để bám vào các cấu trúc voxel. Những phần phụ này cho phép các robot di chuyển xung quanh như giun inch, mở và đóng cơ thể của chúng để di chuyển từ điểm này sang điểm khác.
Tuy nhiên, sự khác biệt chính giữa các nhà lắp ráp và robot truyền thống là mối quan hệ giữa công nhân robot và các vật liệu mà nó đang làm việc. Theo Gershefeld, không thể phân biệt loại robot mới này với các cấu trúc mà chúng xây dựng vì chúng hoạt động cùng nhau như một hệ thống. Điều này đặc biệt rõ ràng khi nói đến hệ thống định vị robot Robot.
Ngày nay, hầu hết các robot di động đòi hỏi một hệ thống điều hướng rất chính xác để theo dõi vị trí của chúng, chẳng hạn như GPS. Tuy nhiên, các robot lắp ráp mới chỉ cần biết chúng ở đâu trong mối quan hệ với các voxels (các tiểu đơn vị nhỏ mà chúng hiện đang làm việc). Khi một người lắp ráp di chuyển sang cái tiếp theo, nó sẽ điều chỉnh lại vị trí của nó, sử dụng bất cứ thứ gì nó đang làm để tự định hướng.
Mỗi robot BILL-E có khả năng đếm các bước của nó, ngoài việc điều hướng cho phép nó sửa bất kỳ lỗi nào mà nó gây ra trên đường đi. Cùng với phần mềm điều khiển được phát triển bởi Abdel-Rahman, quy trình đơn giản hóa này sẽ cho phép các nhóm BILL-Es phối hợp các nỗ lực của họ và làm việc cùng nhau, điều này sẽ đẩy nhanh quá trình lắp ráp. Như Jenett đã nói:
Voi chúng tôi không đặt độ chính xác trong robot; độ chính xác đến từ cấu trúc [khi nó dần hình thành]. Điều đó khác với tất cả các robot khác. Nó chỉ cần biết bước tiếp theo của nó là ở đâu.
Jenett và các cộng sự của ông đã xây dựng một số phiên bản bằng chứng của các nhà lắp ráp, cùng với các thiết kế voxel tương ứng. Công việc của họ hiện đã tiến triển đến mức các phiên bản nguyên mẫu có thể chứng minh sự lắp ráp các khối voxel thành các cấu trúc tuyến tính, hai chiều và ba chiều.
Quy trình lắp ráp kiểu này đã thu hút sự quan tâm của NASA (đang hợp tác với MIT trong nghiên cứu này) và công ty hàng không vũ trụ có trụ sở tại Hà Lan Airbus SE - cũng là nhà tài trợ cho nghiên cứu. Trong trường hợp của NASA, công nghệ này sẽ là một lợi ích cho Hệ thống lắp ráp kỹ thuật số thích ứng tự động phục hồi nhiệm vụ tự động (ARMADAS) của họ, đồng tác giả Cheung dẫn đầu.
Mục đích của dự án này là phát triển các công nghệ lắp ráp robot và tự động hóa cần thiết để phát triển cơ sở hạ tầng không gian sâu - bao gồm một cơ sở mặt trăng và môi trường sống không gian. Trong các môi trường này, các nhà lắp ráp robot cung cấp lợi thế là có thể lắp ráp các cấu trúc nhanh chóng và tiết kiệm chi phí hơn. Tương tự, họ sẽ có thể tiến hành sửa chữa, bảo trì và sửa đổi một cách dễ dàng.
Jenett cho biết, đối với một trạm không gian hoặc môi trường sống trên mặt trăng, những robot này sẽ sống trên cấu trúc, liên tục duy trì và sửa chữa nó. Có những robot này ở xung quanh sẽ loại bỏ nhu cầu khởi động các cấu trúc được lắp ráp sẵn từ Trái đất. Khi được kết hợp với sản xuất phụ gia (in 3D), họ cũng có thể sử dụng tài nguyên địa phương làm vật liệu xây dựng (một quy trình được gọi là Sử dụng tài nguyên trong tình huống hoặc ISRU).
Sandor Fekete là giám đốc của Viện Hệ điều hành và Mạng máy tính tại Đại học Kỹ thuật Braunschweig, Đức. Trong tương lai, anh hy vọng sẽ tham gia nhóm để phát triển hơn nữa các hệ thống kiểm soát. Mặc dù việc phát triển những robot này đến mức chúng sẽ có thể xây dựng các cấu trúc trong không gian là một thách thức đáng kể, các ứng dụng mà chúng có thể có là rất lớn. Như Fekete đã nói:
Rô bốt không thể chán hoặc chán, và sử dụng nhiều robot thu nhỏ dường như là cách duy nhất để hoàn thành công việc quan trọng này. Công trình cực kỳ độc đáo và thông minh này của Ben Jenett và các cộng tác viên đã tạo ra một bước nhảy vọt về việc chế tạo cánh máy bay có thể điều chỉnh linh hoạt, cánh buồm mặt trời khổng lồ hoặc thậm chí là môi trường sống không gian có thể điều chỉnh lại được.
Có rất ít nghi ngờ rằng nếu loài người muốn sống bền vững trên Trái đất hoặc mạo hiểm ra ngoài vũ trụ, thì sẽ cần phải dựa vào một số công nghệ khá tiên tiến. Ngay bây giờ, hứa hẹn nhất trong số này là những cách cung cấp các cách hiệu quả về chi phí để đáp ứng nhu cầu của chúng tôi và mở rộng sự hiện diện của chúng tôi trên Hệ Mặt trời.
Về mặt này, các nhà lắp ráp robot như BILL-E sẽ không chỉ hữu ích trên quỹ đạo, trên Mặt trăng hoặc xa hơn, mà còn ở đây trên Trái đất. Khi được kết hợp tương tự với công nghệ in 3D, các nhóm lắp ráp robot lớn được lập trình để làm việc cùng nhau có thể cung cấp nhà ở mô-đun giá rẻ có thể giúp chấm dứt khủng hoảng nhà ở.
Như mọi khi, những đổi mới công nghệ giúp phát triển không gian có thể được khai thác để giúp cuộc sống trên Trái đất trở nên dễ dàng hơn!
