인정합니다. 벌집이 보이면 뒤로 물러납니다. 신선한 꿀은 저주받을 것입니다. 그러나 나의 일부는 또한 매료된다. 벌집은 공학의 놀라운 업적입니다. 나무 싹에서 씹어 뜯은 왁스에 이르기까지 재료로 만든 꿀벌 떼는 허공을 날면서 이러한 원시 재료를 조밀하게 포장된 벌집(각각 기하학적 걸작)에 넣습니다.
이와는 대조적으로 인간의 건설은 훨씬 더 육지에 국한되어 있습니다. 불도저, 콤팩터 및 콘크리트 믹서는 매우 효과적이며 인프라 구축의 중추 역할을 했습니다. 그러나 그것들은 또한 부피가 크고 다루기 힘들며 도로나 다른 교통 수단이 필요합니다. 이것은 특히 긴급 상황 후에 신속한 도움이 필요한 섬 및 기타 외딴 지역의 자연 재해에 신속하게 대응하는 능력을 무릎 꿇게 합니다.
불행히도, 우리는 점점 더 빈번한 기후 사례를 가지고 있습니다. 급격한 도로 침식 맹렬한 산불 때문에. 홍수와 허리케인의 물에 젖어 무너지는 고속도로와 다리. 이번 달, 푸에르토리코의 일부 지역이 허리케인 마리아로부터 여전히 회복 중임에도 불구하고 허리케인 피오나로 인해 많은 가옥이 다시 한 번 침수되었습니다.
접근하기 어려운 지역에 대피소 또는 주택을 신속하게 건설하고 이러한 비상 사태에 더 잘 대처할 수 있는 방법이 있습니까?
이번 주에 Imperial College London의 팀은 꿀벌과 자율 드론의 코호트를 설계 3D는 설계된 모든 구조를 인쇄합니다. 벌집과 유사하게 각 드론은 독립적으로 행동하지만 팀으로 작동합니다. 전체 함대를 공중 적층 제조(Aerial-AM)라고 합니다.
벌처럼 행동하는 드론은 각각 다른 역할을 합니다. 일부는 BuilDrones라고 불리는 빌더로 비행하면서 재료를 증착합니다. 다른 하나는 현재 빌드를 지속적으로 스캔하고 피드백을 제공하는 관리자 역할을 하는 ScanDrones입니다.
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여러 테스트에서 차량은 최소한의 사람의 감독으로 밀리미터 단위의 정확도로 폼에서 시멘트와 같은 끈적끈적한 재료를 사용하여 여러 구조를 인쇄했습니다. 아직 미인과는 거리가 멀다. 3D 인쇄 된 집, 그리고 도자기에 대한 아이의 첫 번째 시도와 더 비슷합니다. 일부 구조는 기본 타워와 비슷합니다. 기타, 짠 고리 버들 세공 바구니.
즉, 우리는 임박한 열대성 폭풍에서 사람들을 대피시키기 위해 즉석에서 3D 프린팅 다리를 사용하는 방법일 수 있습니다. 그러나 연구는 그 가능성을 향한 단계를 보여줍니다. "Aerial-AM은 비행 중 제조를 가능하게 하고 제한되지 않고 높이가 높거나 접근하기 어려운 위치에 건설할 수 있는 미래 가능성을 제공합니다."라고 저자는 말했습니다.
로봇 건설
건설을 돕기 위해 로봇을 사용하는 것은 새로운 것이 아닙니다. 그러나 점점 더 정교해지는 알고리즘 덕분에 인프라 비즈니스에서 편리한 도구가 되었습니다. 한 가지 아이디어는 건식 벽체 마감과 같은 작업을 도와 필요한 시간을 크게 줄이는 것입니다. 다른 하나는 우리 모두를 괴롭히는 주택 부족과 싸우는 것입니다. 지난 몇 년 동안 3D 인쇄 주택은 환상에서 현실로 급증했습니다. 멋진 작은 집들 에 멀티 룸 저렴한 주택.
그러나 부족한 것은 농촌 지역에 대한 기술의 접근입니다. 움푹 들어간 곳이 가득한 비포장 도로, 화창한 날 울퉁불퉁한 길, 폭우 후에 발목까지 오는 진흙 투성이의 악몽을 상상해 보십시오. 삽 외에는 스스로를 파낼 방법이 없는 3인치의 진흙 속에 갇힌 그림 바퀴. 이제 대형 XNUMXD 프린터나 기타 건설 로봇을 긴급 현장으로 수송하는 것을 생각해 보십시오.
이상적이지 않죠? 지구와 중력에 맞서 싸우는 것보다, 왜 날지 않겠습니까?
폭풍 풍화
임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 미르코 코바치(Mirko Kovac) 박사가 이끄는 팀은 꿀벌에서 영감을 받아 하늘을 날았습니다. 그들의 아이디어는 사전 프로그래밍된 청사진의 "벌집"을 원활하게 구축하는 자체 구성 드론과 3D 인쇄를 결합합니다.
주요 아이디어는 Play Dough를 짜거나 레고를 쌓는 것과 같이 원하는 대로 특정 재료를 형성하는 우리의 능력에 달려 있습니다. 이 프로세스를 통해 재료를 다양한 기하학적 디자인으로 유연하게 성형할 수 있으며 "무연속 적층 제조"(한입 가득, "AM")라고 불립니다.
그것은 야생에서 자유롭게 나는 건축가에 대한 감사로 시작됩니다. 말벌을 가져 가라. 가장 친근한 생물은 아니지만(여러 번 고통스럽게 쏘는 것으로 말함) 건축 자재 분배를 위한 경로를 탐색하는 데 매우 효율적이라는 점에서 상당히 주목할 만합니다. 그것은 마치 날아다니는 목수가 무리와 함께 캐비닛을 매끄럽게 만드는 것과 같습니다. 과학자들이 여전히 이해하려고 노력하는 놀라운 위업입니다.
여기에서 팀은 더 작은 로봇 떼로 동일한 엔지니어링 기량을 달성할 수 있는지 물었다. 이는 어려운 문제입니다. 대부분의 이전 접근 방식은 "작동 높이가 제한적"인 "초기 탐색 단계"에 불과합니다.
그들의 솔루션은 이전 엔지니어링 아이디어와 자연스러운 선례를 활용하여 각 드론이 떼처럼 병렬로 작동할 수 있는 소프트웨어인 Aerial-AM 프레임워크였습니다. 또한 드론은 비행 중에 충실한 3D 프린터로 작동하여 위치와 활동을 이웃에게 전달해야 했습니다. 그런 다음 각각은 제한된 인간 간섭으로 서로 충돌하지 않고 영공을 탐색할 수 있는 장비를 갖추었습니다. 마지막으로 주어진 구조에 따라 지침에 따라 가볍고 거품 같은 재료 또는 인쇄 가능한 시멘트 혼합물을 조심스럽게 짜내었습니다.
작업 뒤에 있는 두뇌는 물리학과 AI를 결합하여 두 가지 유형의 공중 로봇 플랫폼을 프로그래밍하는 Aerial-AM입니다. 하나는 프로그래밍에 따라 모든 자료를 자동으로 증착하는 BuilDrone입니다. 다른 하나는 진행 중인 공사를 컴퓨터 비전으로 스캔하는 품질 관리 봇인 ScanDrone입니다. 이것은 건설 현장의 관리자처럼 모든 증착된 레이어와 함께 건설 드론에 피드백을 제공합니다.
이 프로세스는 로봇에 의해 완전히 실행되지 않습니다. 인간 감독자는 재료를 인쇄하는 가장 좋은 방법인 제조 전략 단계와 제조 단계를 모두 활용할 수 있습니다. 인쇄하기 전에 팀은 XNUMX개 이상의 드론을 사용하여 "가상 인쇄"를 생성하는 시뮬레이션을 실행했습니다.
개념 증명으로 팀은 여러 모양과 재료를 사용하여 3D 프린팅 플랫폼인 Aerial-AM에 도전했습니다. 하나는 높이가 6.5피트가 넘는 실린더로 폴리우레탄 폼으로 만든 72개 이상의 레이어로 인쇄되었습니다. 다른 유형의 BuilDrone은 높이가 거의 XNUMX피트에 달하는 얇은 실린더를 만드는 시멘트와 같은 혼합물에 최적화되었습니다.
최종 테스트를 위해 XNUMX대의 드론이 포물선 표면을 구성하는 데 도움이 되었습니다. 골무를 상상해 보세요. 이러한 데이터를 기반으로 연구는 구조의 규모와 로봇의 수가 최종 빌드를 어떻게 변경했는지 묻는 여러 시뮬레이션을 실행했습니다.
전반적으로 건설 무리는 규모와 구조뿐만 아니라 로봇 인구 규모에 대해서도 적응력이 매우 높은 것으로 나타났습니다. 잠재적인 로봇의 수가 증가함에도 불구하고 러시아워에 북적이는 레스토랑의 요리사처럼 충돌을 피하기 위해 경로를 최적화했습니다.
드론 팀은 아직 프라임 타임에 대비할 준비가 되지 않았습니다. 지금까지는 소규모 구조물만 건설하는 것으로 나타났습니다. 하지만 팀은 희망적이다. Aerial-AM 프레임워크는 혼잡 없이 다중 로봇 댄스에서 다양한 유형의 구조를 인쇄할 수 있습니다. 팀은 "적응 및 개별 로봇 중복성"을 보여줍니다.
비록 첫 단계에 불과하지만 언젠가는 위험한 지역으로 비행하여 생명을 구할 수 있는 공중 건설 작업자로서의 드론의 가능성을 확고히 하는 작업입니다. Kovac은 "우리는 우리의 드론이 전통적인 수동 방식에 비해 미래 건설 비용과 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다."라고 말했습니다.
이미지 크레디트: University College London, 컴퓨터 과학부/Dr. Vijay M. Pawar & Robert Stuart-Smith, 자율 제조 연구소
