Samoskládající se robotické struktury NASA by mohly být další fází výstavby vesmíru

Obrazové kredity: NASA

Špatná zpráva, pokud se chcete přestěhovat na Měsíc nebo Mars: bydlení je trochu těžké sehnat. Naštěstí NASA (jako vždy) myslí dopředu a právě předvedla samosestavující robotickou strukturu, která může být jen důležitou součástí přesunu mimo planetu.

Dnes publikováno v Science RoboticsČlánek z Ames Research Center NASA popisuje vytváření a testování toho, co nazývají „samopřeprogramovací mechanické metamateriály“, což je velmi přesný způsob, jak popsat budovu, která se staví sama. Nevyhnutelná zkratka je „Adaptive Digital Assembly Systems for Automated Reconfigurable Mission“ neboli ARMADAS.

„Myslíme si, že tento druh stavební technologie by mohl sloužit mnoha velmi obecným aplikacím,“ řekla hlavní autorka Christine Greggová pro TechCrunch. „V blízké budoucnosti robustní autonomie a lehké struktury našeho přístupu výrazně prospívají aplikacím v extrémních prostředích, jako je měsíční povrch nebo vesmír. To zahrnuje budování komunikačních věží a úkrytů na měsíčním povrchu, které budou potřeba před příjezdem astronautů,“ dodal. stejně jako struktury na oběžné dráze, jako jsou ramena a antény.

Základní myšlenka samostavitelné konstrukce je v inteligentní synergii mezi stavebními materiály – krychlovými rámy nazývanými voxely – a dvěma typy robotů, které je sestavují.

Jeden typ robota chodí po povrchu se dvěma nohami, zdá se, že je inspirován transportními molekulami kinesinu, které se nacházejí v naší biologii, a nese voxel jako batoh. Když je to na místě, upínací robot, který žije v samotném rámu, klouže jako červ a utahuje oboustranné upevňovací body. Ani jeden z nich nevyžaduje výkonný senzorový systém a způsob jejich fungování také znamená, že není vyžadována vysoká přesnost.

Na většině obrázků v tomto příspěvku můžete vidět pár chodítek a montážního červa. Přesun dopraví voxel do umisťovacího chodítka, přičemž montážní robot pod ním čeká, až projde a uzamkne rám na místě.

Dva roboti si vymění konstrukční prvek, zatímco třetí čeká dole, aby jej připevnil k mřížce. Obrazové kredity: NASA

Tvar kusů umožňuje jejich instalaci v různých úhlech při zachování dobré konstrukční pevnosti. Pravděpodobně byste nechtěli ukládat kameny na kopuli vyrobenou z této hmoty, ale byly by vynikající jako základ pro přidání izolace a tmelu do budovy obydlí.

„Věříme, že tento typ konstrukce je zvláště vhodný pro dlouhodobou a/nebo velmi rozsáhlou infrastrukturu, včetně stanovišť, přístrojů nebo jakékoli jiné infrastruktury na oběžné dráze nebo měsíčním povrchu (užitkové věže, přistávací zařízení),“ řekl spoluautor. . Kenneth Cheung. „Struktury a všechny robotické systémy jsou pro nás prostředky, které lze optimalizovat v prostoru a čase. Zdá se, že vždy nastanou situace, kdy bude nejlepší ponechat konstrukci na místě (a možná ji pravidelně navštěvovat s robotem) , tak jsme s tím začali.“

Greg poznamenal, že samotné kusy lze také vytvořit na místě:

„Voxely mohou být vyrobeny z mnoha různých materiálů a výrobních procesů. Nakonec bychom pro vesmírné aplikace rádi vyrobili voxely z materiálů, které najdeme in situ na Měsíci nebo jiných planetárních tělesech.“

Tato videa robotů v akci jsou samozřejmě velmi rychlá, ale na rozdíl od práce v továrně nebo doku není rychlost nezbytně důležitá, pokud jde o stavbu věcí ve vesmíru nebo na povrchu jiné planety.

„Naši roboti mohou pracovat rychleji, než je uvedeno v tomto dokumentu, ale neviděli jsme, že by to bylo rozhodující pro dosažení základních cílů. V podstatě způsob, jak tento systém zrychlit, je použít více robotů,“ řekl Cheung. „Celkovou strategií pro škálovatelnost (z hlediska rychlosti a rozsahu) je schopnost prosadit složitost škálování do algoritmů pro plánování a plánování, stejně jako zjišťování chyb a provádění oprav.“

Roboti vyvinutí v laboratoři vzali 256 voxelů a během celkem 4,2 pracovního dne je sestavili do přijatelné konstrukce krytu. Takto to vypadá na začátku (opět se neblíží reálnému času):

Obrazové kredity: NASA

Kdybychom je poslali na Mars nebo Měsíc rok před příjezdem posádky, dokázali by postavit desítky těchto struktur dvakrát větších, než by jim zbyla časová rezerva. Nebo by možná mohli dodatečně nainstalovat potřebnou barvu na vnější stranu a utěsnit ji.To je nad rámec dnes publikovaného výzkumu, ale je to zřejmý další krok.

I když mají roboti kabely, které je v tomto laboratorním prostředí napájí, jsou navrženy s ohledem na bateriový provoz nebo napájení na místě. Stabilizační robot je již napájen bateriemi a výzkumníci přemýšlejí o způsobech, jak udržet chodce nabité mezi operacemi nebo dokonce během nich.

„Představujeme si, že by se roboti mohli autonomně dobíjet v elektrárnách nebo možná dokonce posílat energii bezdrátově. Jak jsem již zmínil, energie by mohla být vedena i samotnou konstrukcí, což by mohlo být užitečné pro vybavení konstrukce i pro napájení robotů.“

Ilustrace konceptu budovy Armadas pod dohledem astronauta. Obrazové kredity: NASA

Robotické verze již létaly ve vesmíru a vykonávaly práci v mikrogravitaci, takže se toho nemusíte obávat. Nic jim v zásadě nebrání fungovat v mimozemské gravitaci, jako je Měsíc. To je však jen začátek – například odhalení přítomnosti 2×4 a šroubů. Je zde více o možnostech a ilustracích konceptů, které mohou vytvořit, V této zpravodajské publikaci NASA.

„Příští verze našich robotů pro laboratorní prostředí budou rychlejší a spolehlivější a budou stavět na zkušenostech získaných z prvních verzí. Velmi nás zajímá, jak jsou různé typy stavebních bloků integrovány do struktur, aby poskytovaly funkční vybavení,“ řekl Greg.

Stejně tak bude pokračovat výzkum architektur, které využívají roje robotů, nikoli jen hrstku; Primitivní přístřešek může trvat dva chodce čtyři dny, ale desetkrát větší přístřešek může trvat 100krát déle. Ale mnoho rukou – zejména těch robotických – dělá lehkou práci.