Los aviones comerciales de hoy en día generalmente se fabrican en secciones, a menudo en diferentes ubicaciones: alas en una fábrica, secciones de fuselaje en otra, componentes de cola en otro lugar, y luego vuelan a una planta central en enormes aviones de carga para el ensamblaje final.
¿Pero qué pasaría si el ensamblaje final fuera el único ensamblaje, con todo el avión construido a partir de una gran variedad de pequeñas piezas idénticas, todas juntas por un ejército de pequeños robots?
Esa es la visión que el estudiante de posgrado Benjamin Jenett, trabajando con el profesor Neil Gershenfeld en el Centro de Bits y Átomos CBA del MIT, ha estado persiguiendo como su trabajo de tesis doctoral. Ahora ha llegado al punto en que las versiones prototipo de tales robots pueden ensamblar pequeñosestructuras e incluso trabajar juntos como un equipo para construir ensamblajes más grandes.
El nuevo trabajo aparece en la edición de octubre de la IEEE Robotics and Automation Letters en un documento de Jenett, Gershenfeld, su compañera de estudios de posgrado Amira Abdel-Rahman y el ex alumno de CBA Kenneth Cheung SM '07, PhD '12, quien ahora se encuentra en el Centro de Investigación Ames de la NASA, donde dirige el proyecto ARMADAS para diseñar unbase lunar que podría construirse con ensamblaje robótico.
"Lo que está en el corazón de esto es un nuevo tipo de robótica, que llamamos robots relativos", dice Gershenfeld. Históricamente, explica, ha habido dos amplias categorías de robótica, unas hechas de componentes personalizados caros que soncuidadosamente optimizado para aplicaciones particulares como el ensamblaje de fábrica, y los que están hechos de módulos de producción en masa de bajo costo con un rendimiento mucho menor. Sin embargo, los nuevos robots son una alternativa a ambos. Son mucho más simples que los anteriores, pero mucho más capaces queestos últimos, y tienen el potencial de revolucionar la producción de sistemas a gran escala, desde aviones hasta puentes y edificios enteros.
Según Gershenfeld, la diferencia clave radica en la relación entre el dispositivo robótico y los materiales que maneja y manipula. Con estos nuevos tipos de robots, "no se puede separar el robot de la estructura; trabajan juntoscomo sistema ", dice. Por ejemplo, si bien la mayoría de los robots móviles requieren sistemas de navegación de alta precisión para realizar un seguimiento de su posición, los nuevos robots ensambladores solo necesitan hacer un seguimiento de dónde están en relación con las pequeñas subunidades, llamadas voxels,en el que están trabajando actualmente. Cada vez que el robot da un paso hacia el próximo vóxel, reajusta su sentido de posición, siempre en relación con los componentes específicos en los que se encuentra en este momento.
La visión subyacente es que, al igual que las imágenes más complejas se pueden reproducir utilizando una matriz de píxeles en una pantalla, prácticamente cualquier objeto físico se puede recrear como una matriz de piezas tridimensionales más pequeñas o vóxeles, que puedense componen de puntales y nodos simples. El equipo ha demostrado que estos componentes simples se pueden organizar para distribuir las cargas de manera eficiente; en gran parte se componen de espacio abierto para minimizar el peso total de la estructura. Las unidades se pueden recogery colocados en posición uno al lado del otro por los ensambladores simples, y luego unidos mediante sistemas de enganche integrados en cada vóxel.
Los robots en sí se parecen a un brazo pequeño, con dos segmentos largos que están articulados en el medio, y dispositivos para sujetar las estructuras de vóxel en cada extremo. Los dispositivos simples se mueven como gusanos en pulgadas, avanzando a lo largo de una fila de vóxeles abriéndose repetidamentey cerrando sus cuerpos en forma de V para pasar de uno a otro. Jenett ha denominado a los pequeños robots BILL-E un guiño al robot de película WALL-E, que significa Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer.
Jenett ha construido varias versiones de los ensambladores como diseños de prueba de concepto, junto con los correspondientes diseños de vóxel con mecanismos de enganche para unir o separar fácilmente a cada uno de sus vecinos. Ha utilizado estos prototipos para demostrar el ensamblaje de los bloques enestructuras lineales, bidimensionales y tridimensionales. "No estamos poniendo la precisión en el robot; la precisión proviene de la estructura" a medida que toma forma gradualmente, dice Jenett. "Eso es diferente de todos los otros robots. Simplementenecesita saber dónde está su próximo paso "
Mientras trabaja en el ensamblaje de las piezas, cada uno de los pequeños robots puede contar sus pasos sobre la estructura, dice Gershenfeld, quien es el director de CBA. Junto con la navegación, esto les permite a los robots corregir errores en cada paso, eliminando la mayor parte deLa complejidad de los sistemas robóticos típicos, dice, "le faltan la mayoría de los sistemas de control habituales, pero siempre que no pierda un paso, sabe dónde está". Para aplicaciones de ensamblaje prácticas, podrían ser enjambres de tales unidades.trabajando juntos para acelerar el proceso, gracias al software de control desarrollado por Abdel-Rahman que puede permitir a los robots coordinar su trabajo y evitar interponerse en el camino del otro.
Este tipo de ensamblaje de grandes estructuras de subunidades idénticas que utilizan un sistema robótico simple, muy parecido a un niño que ensambla un gran castillo con bloques LEGO, ya ha atraído el interés de algunos usuarios potenciales importantes, incluida la NASA, colaboradora del MIT en esta investigacióny la compañía aeroespacial europea Airbus SE, que también ayudó a patrocinar el estudio.
Una ventaja de dicho ensamblaje es que las reparaciones y el mantenimiento pueden manejarse fácilmente mediante el mismo tipo de proceso robótico que el ensamblaje inicial. Las secciones dañadas pueden desmontarse de la estructura y reemplazarse por otras nuevas, produciendo una estructura que sea igual de robustacomo el original: "La construcción es tan importante como la construcción", dice Gershenfeld, y este proceso también se puede utilizar para realizar modificaciones o mejoras en el sistema a lo largo del tiempo.
"Para una estación espacial o un hábitat lunar, estos robots vivirían en la estructura, manteniéndola y reparándola continuamente", dice Jenett.
En última instancia, dichos sistemas podrían usarse para construir edificios enteros, especialmente en entornos difíciles como el espacio, o en la luna o Marte, dice Gershenfeld. Esto podría eliminar la necesidad de enviar grandes estructuras premontadas desde la Tierra.podría ser posible enviar grandes lotes de pequeñas subunidades, o formarlos a partir de materiales locales utilizando sistemas que podrían producir estas subunidades en su punto de destino final. "Si puedes hacer un jumbo, puedes hacer un edificio".Gershenfeld dice.
En el proceso, dice Gershenfeld, "sentimos que estamos descubriendo un nuevo campo de sistemas híbridos de material-robot".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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