Te zmiennokształtne roboty mogłyby być świetnymi meblami w kosmosie

Elektromagnetyczne klocki mogą być przydatne do budowy w ciasnych pomieszczeniach na pokładzie statku kosmicznego.

Jak by to było, gdyby robot mógł w jednej chwili być stołem, a za chwilę zmienić się w kanapę? Od dziesięcioleci robotycy uganiają się za ideą urządzeń rekonfigurowalnych, ale teraz w ramach jednego z projektów odkryto, że takie wielofunkcyjne maszyny mogłyby być również bardzo pomocne w budowie w przestrzeni kosmicznej, gdzie astronauci mają ograniczone narzędzia i miejsce na pokładzie statku kosmicznego.
Wykorzystując elektromagnetyzm, naukowcy z Laboratorium Informatyki i Sztuk Pięknych MIT (CSAIL) stworzyli roboty w kształcie sześcianów, które można składać w złożone kształty. Robotyczne bloki kosmiczne zostały opisane w pracy, która zostanie przedstawiona na Międzynarodowej Konferencji Robotyki i Automatyki w 2022 roku.

Zespół badawczy twierdzi, że te bezprzewodowe prototypy o zmiennych kształtach, nazwane ElectroVoxels, mają duże zastosowanie w eksploracji kosmosu. Inspiracją dla ElectroVoxels były częściowo modułowe roboty z filmu Big Hero 6 – mówi Martin Nisser, doktorant na Massachusetts Institute of Technology i główny autor badań. Zamiast jednego robota o jednym zastosowaniu, mniejsze moduły mogą łączyć się ze sobą w celu zbudowania wielu typów struktur o różnych funkcjach.

Ponieważ roboty są tak małe, projekt ma więcej zastosowań w przestrzeni kosmicznej niż na Ziemi.

„Wielu twierdzi, że budowanie rzeczy w przestrzeni kosmicznej jest trudniejsze niż na Ziemi, ponieważ istnieją ograniczenia dotyczące tego, co można wystrzelić” – mówi Nisser. „Wszystko, co chce się wysłać na orbitę, musi zmieścić się w granicach owiewki rakiety, a masa i objętość są naprawdę ograniczone”.

Na przykład, kwatery na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są tak ciasne, że nawet meble dla astronautów muszą być kompaktowe i zorientowane tak, aby pasowały optymalnie, prawie jak gra w Tetris.

Mimo, że budowanie obiektów na orbicie może być bardziej kłopotliwe (i kosztowne) niż to warte, istnieje silny nacisk na zmniejszanie rozmiarów technologii w celu dalszej eksploracji kosmosu. XX wieku, obecny trend miniaturyzacji może nie tylko zapewnić astronautom więcej miejsca do manewrowania, ale także obniżyć koszty ładunków rakietowych.

„Umieszczenie czegoś w kosmosie na rakiecie jest bardzo kosztowne” – mówi Zachary Manchester, adiunkt w Instytucie Robotyki na Uniwersytecie Carnegie Mellon, który nie brał udziału w badaniach. (Według danych NASA wyniesienie na orbitę kilograma ładunku kosztuje około 10 000 USD). „Jeśli uda się zmniejszyć rozmiary i zmieścić więcej elementów w rakiecie, emisja wszystkiego staje się tańsza”.

ElectroVoxels oferują tanie i łatwe do zbudowania rozwiązanie: Elektromagnetyczna wyściółka drukowanych w 3D ramek pozwala kostkom płynnie przyciągać się, odpychać, a nawet wyłączać. Wykonanie jednej kostki zajmuje nieco ponad godzinę, a kosztuje tylko 60 centów.

Wewnątrz każdego bloku wydrukowane w 3D płytki drukowane i elektronika współpracują ze sobą, wysyłając prądy, które kierują jego ruchami, podobnie jak autoboty z serii Transformers, które przesuwają mniejsze części, aby stworzyć większe, nowe formy. Jednak aby wprawić kostki w ruch, Nisser i jego zespół musieli zaprojektować oprogramowanie, które pozwoli użytkownikom manipulować nimi w dowolny kształt, jaki uznają za stosowny. Symulacja pozwala użytkownikom kontrolować do tysiąca ElectroVoxeli naraz lub wybierać spośród serii predefiniowanych ruchów w celu tworzenia rekonfiguracji.

Manchester twierdzi, że podejście zastosowane w projekcie różni się od wielu podobnych pomysłów, które opierały się na autonomicznych sieciach lub wieloagentowych systemach robotycznych, w których każdy bot w ramach większej sieci jest indywidualnie inteligentny. Ponieważ ElectroVoxels nie są napędzane przez sztuczną inteligencję, użytkownicy mają większą swobodę w tworzeniu kształtów wykraczających poza to, co mógłby osiągnąć komputer.

„Całość jest większa niż suma części, dzięki czemu można wspólnie robić fajne rzeczy z wieloma małymi statkami kosmicznymi lub małymi systemami robotycznymi” – wyjaśnia Manchester.

Jest jednak pewien minus, zauważa Manchester. Poza środowiskiem zerowej grawitacji kostki nie działają. Chociaż ElectroVoxels zostały już przetestowane w locie parabolicznym, który może symulować mikrograwitację, trudno byłoby im zebrać wystarczającą siłę, aby manewrować po powrocie na Ziemię, twierdzi Manchester.

Nisser i jego zespół chcą, aby kostki były wystarczająco silne, aby mogły poruszać się wbrew ziemskiej grawitacji. Pozwoliłoby to robotom złagodzić trudne warunki życia w przestrzeni kosmicznej, a ludziom umożliwiłoby budowanie na ziemi dużych, rekonfigurowalnych instalacji.

„Jestem bardzo podekscytowany długoterminowymi perspektywami, jakie wiążą się z próbą wdrożenia tego rozwiązania na Ziemi” – mówi Nisser.