私たちは複数の技術革新が同時に起こっている世界に住んでいます。コンピューティング、ロボット工学、バイオテクノロジーの分野で起こっている飛躍は大きな注目を集めていますが、同様に有望な分野にはあまり注目が集まっていません。これは製造分野であり、3Dプリンティングや自律型ロボットなどのテクノロジーが、大きな変化をもたらすものであることが証明されています。
たとえば、MITのBits and Atomsセンター（CBA）によって進められている作業があります。大学院生のベンジャミンジェネットとニールガーシェンフェルド教授（ジェネットの博士論文研究の一環として）が全体の構造を組み立てることができる小さなロボットに取り組んでいるのはここです。この作業は、航空機や建物から宇宙の居住地まで、あらゆるものに影響を与える可能性があります。
彼らの研究は、最近の10月号に掲載された研究で説明されています。 IEEE Robotics and Automation Letters。この研究は、他の大学院生であるアミラアブデルラーマン氏と、現在NASAのエイムズリサーチセンターで働いているMITとCBAの卒業生であるケネスチャン氏が参加したJenettとGershenfeldによって作成されました。
Gerensheldが最近のMITニュースリリースで説明したように、歴史的にはロボット工学には2つの広範なカテゴリがありました。一方で、特定のアプリケーション用に最適化されたカスタムコンポーネントで作られた高価なロボット工学があります。一方、安価で量産されたモジュールで、性能が低いものもあります。
CBAチームが取り組んでいるロボット（JenettがBipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer（BILL-E、WALL-Eなど）と呼んでいます）は、まったく新しいロボット工学の分野を表しています。一方では、高価でカスタム化された最適化されたさまざまなロボットよりもはるかにシンプルです。他方、それらは大量生産されたロボットよりもはるかに能力があり、より多様な構造を構築することができます。
コンセプトの中心にあるのは、CBAチームが「ボクセル」と呼ぶ、より小さな3D部品を統合することで、より大きな構造を組み立てることができるという考えです。これらのコンポーネントはシンプルなストラットとノードで構成され、シンプルなラッチングシステムを使用して簡単に固定できます。それらはほとんどが空のスペースなので、軽量ですが、負荷を効率的に分散するように配置できます。
一方、ロボットは、ボクセル構造をつかむために使用する両端にクランプ装置を備えた中央にヒンジで取り付けられた2つの長いセグメントを持つ小さなアームに似ています。これらの付属物により、ロボットはシャクトリムシのように動き回って、ある場所から次の場所に移動するために身体を開閉します。
ただし、これらのアセンブラと従来のロボットの主な違いは、ロボットワーカーとそれを扱う材料との関係です。 Gershefeldによれば、この新しいタイプのロボットは、システムとして連携して動作するため、構築する構造と区別することは不可能です。これは、ロボットのナビゲーションシステムに関して特に顕著です。
今日、ほとんどの移動ロボットには、GPSなどの位置を追跡するための高精度のナビゲーションシステムが必要です。ただし、新しいアセンブラロボットは、ボクセル（現在作業中の小さなサブユニット）との関係を知るだけで済みます。アセンブラが次のアセンブラに移動するとき、アセンブラは、それ自体を方向付けるために作業しているものをすべて使用して、位置の感覚を再調整します。
BILL-Eロボットはそれぞれ、歩数をカウントすることができ、ナビゲーションに加えて、途中で発生したエラーを修正することができます。この単純化されたプロセスは、Abdel-Rahmanによって開発された制御ソフトウェアとともに、BILL-Eの群れが作業を調整して連携することを可能にし、組み立てプロセスをスピードアップします。ジェネットが言ったように：
「私たちはロボットに精度を与えていません。精度は構造から得られます[徐々に形を整えていきます]。それは他のすべてのロボットとは異なります。次のステップがどこにあるかを知る必要があるだけです。」
Jenettと彼の仲間は、対応するボクセル設計とともに、アセンブラの概念実証バージョンをいくつか構築しました。彼らの作業は現在、プロトタイプバージョンがボクセルブロックの線形、2次元、3次元構造への組み立てを実証できるところまで進んでいます。
この種の組立工程は、NASA（この研究でMITと協力している）とオランダを本拠とする航空宇宙会社Airbus SEの関心をすでに集めています。 NASAの場合、この技術は、共同執筆者のCheungが率いる自動再構成可能ミッションアダプティブデジタルアセンブリシステム（ARMADAS）に恩恵をもたらすでしょう。
このプロジェクトの目的は、月面基地と宇宙の生息地を含む深宇宙インフラストラクチャを開発するために必要な自動化とロボットアセンブリ技術を開発することです。これらの環境では、ロボットアセンブラは、構造を迅速かつコスト効率よく組み立てることができるという利点を提供します。同様に、修理、メンテナンス、変更を簡単に行うことができます。
「宇宙ステーションや月の生息地では、これらのロボットは構造物の上に住んで、継続的に維持および修理します」とJenettは言います。これらのロボットを使用すると、大きな組み立て済みの構造物を地球から発射する必要がなくなります。アディティブマニュファクチャリング（3Dプリンティング）と組み合わせると、地元のリソースを建築材料として使用することもできます（In-Situ Resource Utilization（ISRU）と呼ばれるプロセス）。
Sandor Feketeは、ドイツのブラウンシュヴァイク工科大学のオペレーティングシステムおよびコンピューターネットワーク研究所の所長です。将来的には、制御システムをさらに発展させるためにチームに参加したいと考えています。宇宙で構造物を構築できるようになるまでこれらのロボットを開発することは大きな課題ですが、ロボットが持つ可能性のあるアプリケーションは膨大です。フェケテが言ったように：
「ロボットは飽きたり飽きたりすることはありません。多くの小型ロボットを使用することが、この重要な仕事を成し遂げる唯一の方法のように思えます。ベンジェネットと協力者によるこの非常に独創的で巧妙な作業は、動的に調整可能な飛行機の翼、巨大なソーラーセール、あるいは再構成可能な宇宙の生息地の建設に向けて大きな飛躍を遂げています。」
人類が地球上で持続可能な生活をしたい、または宇宙に飛び出したいのであれば、かなり高度な技術に依存する必要があることは間違いありません。現在、これらの中で最も有望なのは、費用対効果の高い方法でニーズを確認し、太陽系全体にプレゼンスを拡大できる方法です。
この点で、BILL-Eのようなロボットアセンブラは、軌道上、月上、またはそれ以降だけでなく、地球上でも役立ちます。同様に3Dプリントテクノロジーと組み合わせると、連携して動作するようにプログラムされたロボットアセンブラーの大規模なグループが、住宅危機を終わらせるのに役立つ安価なモジュール式住宅を提供できます。
いつものように、宇宙探査の進歩に役立つ技術革新を利用して、地球での生活をより簡単にすることもできます。
