मैं स्वीकार करता हूं: अगर मुझे मधुमक्खी का छत्ता दिखता है, तो मैं पीछे हट जाता हूं - ताजे शहद के लिए धिक्कार है। लेकिन मेरा एक हिस्सा मोहित भी है। मधुमक्खी के छत्ते इंजीनियरिंग की एक उल्लेखनीय उपलब्धि हैं। पेड़ की कलियों से लेकर चबाने वाले मोम तक की सामग्री से बने, मधुमक्खियों के झुंड हवा में उड़ते समय इन कच्ची सामग्रियों को घने-पैक छत्ते में जमा करते हैं - प्रत्येक एक ज्यामितीय उत्कृष्ट कृति है।
इसके बिल्कुल विपरीत, मानव निर्माण कहीं अधिक भूमि-बद्ध है। बुलडोजर, कॉम्पेक्टर और कंक्रीट मिक्सर अत्यधिक प्रभावी हैं, और वे हमारे बुनियादी ढांचे की स्थापना के लिए रीढ़ की हड्डी रहे हैं। लेकिन वे भारी, बोझिल भी होते हैं और उन्हें सड़कों या परिवहन के अन्य साधनों की आवश्यकता होती है। यह द्वीपों और अन्य दूरदराज के स्थानों पर प्राकृतिक आपदाओं पर तेजी से प्रतिक्रिया करने की उनकी क्षमता को कमजोर करता है, जिन्हें त्वरित सहायता की आवश्यकता होती है, खासकर आपात स्थिति के बाद।
दुर्भाग्य से, हमारे पास लगातार जलवायु के उदाहरण हैं। भीषण सड़क कटाव भीषण जंगल की आग के कारण. राजमार्ग और पुल जो बाढ़ और तूफान के पानी में भीगने के बाद ढह जाते हैं। इस महीने, जबकि प्यूर्टो रिको के कुछ हिस्से अभी भी तूफान मारिया से उबर रहे हैं, तूफान फियोना से एक बार फिर कई घरों में पानी भर गया।
क्या कोई ऐसा तरीका है जिससे हम दुर्गम क्षेत्रों में तेजी से आश्रय स्थल या यहां तक कि घर भी बना सकते हैं और इन आपात स्थितियों से बेहतर ढंग से निपट सकते हैं?
इस सप्ताह, इंपीरियल कॉलेज लंदन की एक टीम ने मधुमक्खियों से प्रेरणा ली स्वायत्त ड्रोन का एक समूह तैयार किया वह 3D किसी भी डिज़ाइन किए गए ढांचे को प्रिंट करता है। मधुमक्खी के छत्ते के समान, प्रत्येक ड्रोन स्वतंत्र रूप से कार्य करता है, लेकिन वे एक टीम के रूप में कार्य करते हैं। पूरे बेड़े को एरियल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एरियल-एएम) कहा जाता है।
मधुमक्खियों की तरह काम करने वाले ड्रोनों की अलग-अलग भूमिकाएँ होती हैं। कुछ बिल्डर हैं - जिन्हें बिल्डड्रोन कहा जाता है - जो उड़ते समय सामग्री जमा करते हैं। अन्य स्कैनड्रोन हैं, जो प्रबंधकों के रूप में कार्य करते हैं जो वर्तमान बिल्ड को लगातार स्कैन करते हैं और फीडबैक प्रदान करते हैं।
[एम्बेडेड सामग्री]
कई परीक्षणों में, बेड़े ने कई संरचनाओं को मुद्रित किया - फोम से लेकर सीमेंट जैसी सामग्री का उपयोग करके - न्यूनतम मानव पर्यवेक्षण के साथ मिलीमीटर सटीकता तक। यह अभी भी चालाकी से बहुत दूर है 3D मुद्रित घर, और मिट्टी के बर्तन बनाने में किसी बच्चे के पहले प्रयास की तरह। कुछ संरचनाएँ एक अल्पविकसित मीनार से मिलती जुलती हैं; अन्य, एक बुनी हुई विकर टोकरी।
जैसा कि कहा गया है, हम आसन्न उष्णकटिबंधीय तूफान से लोगों को निकालने के लिए 3डी प्रिंटिंग ब्रिज का एक रास्ता हो सकते हैं। लेकिन अध्ययन उस संभावना की ओर एक कदम दिखाता है। लेखकों ने कहा, "एरियल-एएम उड़ान के दौरान विनिर्माण की अनुमति देता है और असीमित, ऊंचाई पर या दुर्गम स्थानों पर निर्माण की भविष्य की संभावनाएं प्रदान करता है।"
रोबोट निर्माण
निर्माण कार्य में सहायता के लिए रोबोट का उपयोग करना कोई नई बात नहीं है। लेकिन तेजी से परिष्कृत एल्गोरिदम के लिए धन्यवाद, वे बुनियादी ढांचे के व्यवसाय में उपयोगी उपकरण बन गए हैं। एक विचार ड्राईवॉल को खत्म करने जैसे कार्यों में मदद करना है, जिससे आवश्यक समय को नाटकीय रूप से कम किया जा सके। दूसरा हम सभी को परेशान करने वाली आवास की कमी से लड़ना है। पिछले कुछ वर्षों में, 3डी मुद्रित घर कल्पना से वास्तविकता तक आसमान छू रहे हैं भव्य छोटे घर सेवा मेरे बहु कक्ष किफायती घरों.
लेकिन ग्रामीण क्षेत्रों तक प्रौद्योगिकी की पहुंच में कमी रही है। गड्ढों से भरी गंदगी वाली सड़कों की कल्पना करें, धूप वाले दिन ऊबड़-खाबड़ हों और मूसलाधार बारिश के बाद टखने तक गहरे कीचड़ भरे दुःस्वप्न की कल्पना करें। चित्र में कई इंच कीचड़ में फंसे पहिये हैं, जिनके पास फावड़े के अलावा खुद को निकालने का कोई रास्ता नहीं है। अब उस आपातकालीन स्थल पर बड़े पैमाने पर 3डी प्रिंटर या अन्य निर्माण रोबोटों को ले जाने के बारे में सोचें।
आदर्श नहीं, है ना? पृथ्वी और गुरुत्वाकर्षण से जूझने के बजाय, उड़ना क्यों नहीं?
तूफान का मौसम
मधुमक्खियों से प्रेरित होकर, इंपीरियल कॉलेज लंदन में डॉ. मिर्को कोवाक के नेतृत्व में टीम ने आकाश की उड़ान भरी। उनका विचार स्व-संगठित ड्रोन के साथ 3 डी प्रिंटिंग को एक साथ जोड़ता है, जो पूर्व-प्रोग्राम किए गए ब्लूप्रिंट का "मधुमक्खी का छत्ता" बनाता है।
मुख्य विचार कुछ सामग्रियों को इच्छानुसार आकार देने की हमारी क्षमता पर निर्भर करता है - जैसे कि प्ले डो को निचोड़ना या लेगो को ढेर करना। यह प्रक्रिया हमें लचीले ढंग से सामग्रियों को विभिन्न ज्यामितीय डिज़ाइनों में ढालने की सुविधा देती है, और इसे "निरंतर योगात्मक विनिर्माण से मुक्त" (एक कौर, मुझे पता है, तो बस "एएम") करार दिया गया है।
इसकी शुरुआत जंगल में स्वतंत्र उड़ान भरने वाले बिल्डरों की सराहना से होती है। ततैया ले लो. हालाँकि वे सबसे मित्रवत प्राणी नहीं हैं (कई दर्दनाक डंकों से बोलते हुए), वे इस मायने में उल्लेखनीय हैं कि वे निर्माण सामग्री वितरित करने के लिए अपने पथ को नेविगेट करने में अत्यधिक कुशल हैं। यह एक उड़ने वाले बढ़ई की तरह है जो अपने दल के साथ निर्बाध रूप से एक कैबिनेट बना रहा है - एक अविश्वसनीय उपलब्धि जिसे वैज्ञानिक अभी भी समझने की कोशिश कर रहे हैं।
यहां, टीम ने पूछा कि क्या छोटे रोबोटों के झुंड के साथ समान इंजीनियरिंग कौशल हासिल करना संभव है। यह एक कठिन समस्या है - अधिकांश पिछले दृष्टिकोण केवल "प्रारंभिक खोज चरण" पर हैं, टीम ने कहा, "सीमित परिचालन ऊंचाई" के साथ।
उनका समाधान एक सॉफ्टवेयर, एरियल-एएम फ्रेमवर्क था जो पिछले इंजीनियरिंग विचारों और प्राकृतिक मिसालों का उपयोग करता है ताकि प्रत्येक ड्रोन एक झुंड के रूप में समानांतर में काम कर सके। उड़ान के दौरान ड्रोन को विश्वसनीय 3डी प्रिंटर के रूप में भी काम करना पड़ता था, जो उनके स्थान और गतिविधि को उनके पड़ोसियों तक प्रसारित करता था (ताकि किसी संरचना पर कोई अतिरिक्त "आइसिंग" न हो)। प्रत्येक को तब हवाई क्षेत्र में नेविगेट करने के लिए सुसज्जित किया गया था - एक दूसरे से टकराए बिना - सीमित मानवीय हस्तक्षेप के साथ। अंत में, दी गई संरचना के आधार पर, उन्होंने निर्देशों के आधार पर सावधानीपूर्वक एक हल्की, फोम जैसी सामग्री या प्रिंट करने योग्य सीमेंट मिश्रण निकाला।
ऑपरेशन के पीछे का दिमाग एरियल-एएम है, जो दो अलग-अलग प्रकार के एरियल रोबोट प्लेटफार्मों को प्रोग्राम करने के लिए भौतिकी को एआई के साथ जोड़ता है। एक है बिल्डड्रोन, जो अपनी प्रोग्रामिंग के आधार पर किसी भी सामग्री को स्वायत्त रूप से जमा करता है। दूसरा स्कैनड्रोन है, गुणवत्ता नियंत्रण बॉट जो चल रहे निर्माण को कंप्यूटर दृष्टि से स्कैन करता है। एक निर्माण स्थल पर एक प्रबंधक की तरह, यह प्रत्येक जमा परत के साथ निर्माण ड्रोन को प्रतिक्रिया देता है।
यह प्रक्रिया पूरी तरह से रोबोट द्वारा नहीं चलती है। मानव पर्यवेक्षक विनिर्माण रणनीति चरण - यानी किसी सामग्री को मुद्रित करने का सबसे अच्छा तरीका - और विनिर्माण चरण दोनों का लाभ उठा सकते हैं। मुद्रण से पहले, टीम ने तीन या अधिक ड्रोन का उपयोग करके "वर्चुअल प्रिंट" उत्पन्न करने के लिए एक सिमुलेशन चलाया।
अवधारणा के प्रमाण के रूप में, टीम ने कई आकृतियों और सामग्रियों के साथ अपने 3डी प्रिंटिंग प्लेटफॉर्म, एरियल-एएम को चुनौती दी। एक 6.5 फीट से अधिक लंबा सिलेंडर था, जो पॉलीयुरेथेन फोम से बनी सामग्री की 72 से अधिक परतों के साथ मुद्रित था। एक अन्य प्रकार के बिल्डड्रोन को सीमेंट जैसे मिश्रण के लिए अनुकूलित किया गया था, जिसने लगभग चार फीट लंबा पतला सिलेंडर बनाया।
अंतिम परीक्षण के लिए, छह ड्रोनों ने एक परवलयिक सतह-एक थिम्बल का चित्र बनाने में मदद की। उन आंकड़ों के आधार पर, अध्ययन ने कई सिमुलेशन चलाए, जिसमें पूछा गया कि संरचना के पैमाने और रोबोटों की संख्या ने अंतिम निर्माण को कैसे बदल दिया।
कुल मिलाकर, निर्माण झुंड न केवल पैमाने और संरचना के लिए बल्कि रोबोट आबादी के आकार के लिए भी अत्यधिक अनुकूलनीय निकला। संभावित रोबोटों की संख्या बढ़ने के बावजूद, उन्होंने टकराव से बचने के लिए अपने रास्तों को अनुकूलित किया, जैसे कि भीड़-भाड़ वाले समय में किसी व्यस्त रेस्तरां में रसोइये।
ड्रोन दस्ता अभी प्राइम टाइम के लिए तैयार नहीं है। अभी के लिए, उन्हें केवल छोटे पैमाने की संरचनाओं का निर्माण करते हुए दिखाया गया है। लेकिन टीम आशान्वित है. एरियल-एएम फ्रेमवर्क बिना भीड़भाड़ के मल्टी-रोबोट डांस में विभिन्न प्रकार की संरचनाओं को प्रिंट कर सकता है। टीम ने कहा, यह "अनुकूलन और व्यक्तिगत रोबोट अतिरेक" को प्रदर्शित करता है।
हालाँकि यह केवल पहला कदम है, यह काम हवाई निर्माण श्रमिकों के रूप में ड्रोन की व्यवहार्यता को मजबूत करता है - जो एक दिन खतरनाक क्षेत्रों में उड़ान भरकर लोगों की जान बचा सकते हैं। कोवाक ने कहा, "हमारा मानना है कि ड्रोन का हमारा बेड़ा पारंपरिक मैनुअल तरीकों की तुलना में भविष्य में निर्माण की लागत और जोखिम को कम करने में मदद कर सकता है।"
छवि क्रेडिट: यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन, कंप्यूटर विज्ञान विभाग/डॉ. विजय एम. पवार और रॉबर्ट स्टुअर्ट-स्मिथ, स्वायत्त विनिर्माण लैब
