نحن نعيش في عالم حيث تحدث ثورات تكنولوجية متعددة في نفس الوقت. في حين أن القفزات التي تحدث في مجالات الحوسبة ، والروبوتات ، والتكنولوجيا الحيوية تكتسب قدرًا كبيرًا من الاهتمام ، يتم إيلاء اهتمام أقل لمجال واعد. سيكون هذا مجال التصنيع ، حيث أثبتت تقنيات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد والروبوتات المستقلة أنها تغير قواعد اللعبة بشكل كبير.
على سبيل المثال ، هناك عمل يتابعه مركز MIT's Bits and Atoms (CBA). هنا يعمل طالب الدراسات العليا بنيامين جينيت والبروفيسور نيل جيرشنفيلد (كجزء من أطروحة الدكتوراه في جينيت) على روبوتات صغيرة قادرة على تجميع هياكل كاملة. يمكن أن يكون لهذا العمل آثار على كل شيء من الطائرات والمباني إلى المستوطنات في الفضاء.
عملهم موصوف في دراسة ظهرت مؤخرا في عدد أكتوبر من IEEE الروبوتات ورسائل الأتمتة. قام بتأليف الدراسة جينيت وجيرشنفيلد ، وانضم إليهما زميلة الدراسات العليا أميرة عبد الرحمن وكينيث تشيونج - خريج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا و CBA ، الذي يعمل الآن في مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا.
كما أوضح Gerensheld في بيان أخير لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كان هناك تاريخًا فئتان واسعتان من الروبوتات. من ناحية ، لديك روبوتات باهظة الثمن مكونة من مكونات مخصصة تم تحسينها لتطبيقات معينة. من ناحية أخرى ، هناك تلك التي تم تصنيعها من وحدات رخيصة الثمن ذات إنتاج كبير مع أداء أقل.
الروبوتات التي يعمل عليها فريق CBA - والتي أطلق عليها جينيت اسم Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer (BILL-E ، مثل WALL-E) - تمثل فرعًا جديدًا تمامًا من الروبوتات. من ناحية ، فهي أبسط بكثير من مجموعة الروبوتات المكلفة والمخصصة والمحسنة. من ناحية أخرى ، فهي أكثر قدرة بكثير من الروبوتات المنتجة بكميات كبيرة ويمكنها بناء مجموعة متنوعة من الهياكل.
في صميم المفهوم تكمن الفكرة في أنه يمكن تجميع الهياكل الأكبر من خلال دمج القطع ثلاثية الأبعاد الأصغر - التي يطلق عليها فريق CBA اسم "voxels". تتكون هذه المكونات من الدعامات والعقد البسيطة ويمكن تثبيتها بسهولة معًا باستخدام أنظمة الإغلاق البسيطة. نظرًا لأنها في الغالب مساحة فارغة ، فهي خفيفة الوزن ولكن لا يزال من الممكن ترتيبها لتوزيع الأحمال بكفاءة.
وفي الوقت نفسه ، تشبه الروبوتات ذراعًا صغيرًا بقطعتين طويلتين مفصليتين في المنتصف مع أداة تثبيت في كل طرف تستخدمهما في الإمساك بهياكل فوكسل. تسمح هذه الزوائد للروبوتات بالتحرك مثل الديدان الإنشائية ، وفتح وإغلاق أجسادهم من أجل الانتقال من مكان إلى آخر.
ومع ذلك ، فإن الفرق الرئيسي بين هؤلاء المجمعين والروبوتات التقليدية هو العلاقة بين العامل الآلي والمواد التي يعمل معها. وفقًا لـ Gershefeld ، من المستحيل تمييز هذا النوع الجديد من الروبوتات عن الهياكل التي يبنونها لأنهم يعملون معًا كنظام. يظهر هذا بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بنظام الملاحة في الروبوتات.
اليوم ، تتطلب معظم الروبوتات المحمولة نظامًا ملاحيًا دقيقًا للغاية لتتبع موقعها ، مثل GPS. ومع ذلك ، لا تحتاج روبوتات التجميع الجديدة إلا إلى معرفة مكان وجودها فيما يتعلق ب voxels (الوحدات الفرعية الصغيرة التي تعمل عليها حاليًا). عندما ينتقل المجمع إلى المجموعة التالية ، فإنه يعدل إحساسه بالموقف ، ويستخدم كل ما يعمل عليه لتوجيه نفسه.
كل روبوت BILL-E قادر على حساب خطواته ، والتي بالإضافة إلى التنقل تسمح له بتصحيح أي أخطاء يرتكبها على طول الطريق. إلى جانب برامج التحكم التي طورها عبد الرحمن ، ستمكن هذه العملية المبسطة أسراب BILL-Es من تنسيق جهودهم والعمل معًا ، مما سيسرع عملية التجميع. كما قالت جينيت:
"نحن لا نضع الدقة في الروبوت ، تأتي الدقة من البنية [كما تتشكل تدريجياً]. هذا يختلف عن جميع الروبوتات الأخرى. تحتاج فقط إلى معرفة مكان خطوتها التالية ".
قام جينيت وزملاؤه ببناء العديد من إصدارات إثبات المفهوم للمجمعين ، إلى جانب تصميمات فوكسل المقابلة. تقدم عملهم الآن إلى النقطة التي تكون فيها إصدارات النموذج الأولي قادرة على إظهار تجميع كتل voxel في هياكل خطية وثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد.
وقد اجتذب هذا النوع من عمليات التجميع بالفعل اهتمام وكالة ناسا (التي تتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في هذا البحث) ، وشركة الطيران الهولندية Airbus SE - التي رعت الدراسة أيضًا. في حالة وكالة ناسا ، ستكون هذه التكنولوجيا بمثابة نعمة لأنظمة التجميع الرقمي التكيفية للمهام الآلية القابلة للتكوين الآلي (ARMADAS) ، والتي شاركت في تأليف تشيونغ.
الهدف من هذا المشروع هو تطوير تقنيات الأتمتة والتجميع الآلي اللازمة لتطوير البنية التحتية للمساحات العميقة - والتي تشمل قاعدة القمر وموائل الفضاء. في هذه البيئات ، تقدم المجمعات الروبوتية ميزة القدرة على تجميع الهياكل بسرعة وبتكلفة أقل. وبالمثل ، سيكون بمقدورهم إجراء عمليات الإصلاح والصيانة والتعديل بسهولة.
تقول جينيت: "بالنسبة لمحطة الفضاء أو الموئل القمري ، ستعيش هذه الروبوتات على الهيكل ، وتقوم بصيانتها وإصلاحها باستمرار". إن وجود هذه الروبوتات حولك سيقضي على الحاجة إلى إطلاق هياكل كبيرة مجمعة مسبقًا من الأرض. عند الاقتران بالتصنيع المضاف (الطباعة ثلاثية الأبعاد) ، يمكنهم أيضًا استخدام الموارد المحلية كمواد بناء (وهي عملية تعرف باسم استخدام الموارد في الموقع أو ISRU).
ساندور فيكيتي هو مدير معهد أنظمة التشغيل وشبكات الكمبيوتر في جامعة براونشفايغ التقنية بألمانيا. في المستقبل ، يأمل في الانضمام إلى الفريق من أجل تطوير أنظمة التحكم بشكل أكبر. أثناء تطوير هذه الروبوتات لدرجة أنها ستكون قادرة على بناء الهياكل في الفضاء يمثل تحديا كبيرا ، فإن التطبيقات التي يمكن أن تكون هائلة. كما قال Fekete:
"لا تتعب الروبوتات أو تشعر بالملل ، ويبدو أن استخدام العديد من الروبوتات المصغرة هو الطريقة الوحيدة لإنجاز هذه المهمة الحاسمة. هذا العمل الأصلي والذكي للغاية من قبل بن جينيت والمتعاونين يجعل قفزة عملاقة نحو بناء أجنحة طائرة قابلة للتعديل ديناميكيًا ، وأشرعة شمسية هائلة أو حتى موائل فضائية قابلة لإعادة التشكيل.
ليس هناك شك في أنه إذا كانت البشرية تريد العيش بشكل مستدام على الأرض أو المغامرة في الفضاء ، فسوف تحتاج إلى الاعتماد على بعض التقنيات المتقدمة جدًا. في الوقت الحالي ، فإن أكثرها واعدًا هي تلك التي تقدم طرقًا فعالة من حيث التكلفة لرؤية احتياجاتنا وتوسيع وجودنا عبر النظام الشمسي.
في هذا الصدد ، فإن مجمعات الروبوتات مثل BILL-E لن تكون مفيدة فقط في المدار ، على القمر ، أو ما بعده ، ولكن أيضًا هنا على الأرض. عندما تقترن بالمثل مع تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن أن توفر مجموعات كبيرة من مجمعات الروبوتات المبرمجة للعمل معًا سكنًا معياريًا رخيصًا يمكن أن يساعد في إنهاء أزمة الإسكان.
كما هو الحال دائمًا ، يمكن الاستفادة من الابتكارات التكنولوجية التي تساعد على تقدم استكشاف الفضاء لجعل الحياة على الأرض أسهل أيضًا!
