İtiraf ediyorum: Bir arı kovanı görsem geri çekilirim; taze bal kahretsin. Ama bir yanım da büyülendi. Arı kovanları olağanüstü bir mühendislik harikasıdır. Ağaç tomurcuklarından çiğnenmiş balmumuna kadar çeşitli malzemelerden oluşan arı sürüleri, havada uçarken bu ham maddeleri, her biri geometrik bir şaheser olan, yoğun biçimde paketlenmiş bal peteklerine bırakır.
Tam tersine, insan yapısı çok daha fazla karaya bağlı. Buldozerler, sıkıştırıcılar ve beton karıştırıcıları son derece etkilidir ve altyapımızı kurmamızın omurgasını oluşturdular. Ancak aynı zamanda hantaldırlar, hantaldırlar ve yollara ya da başka ulaşım araçlarına ihtiyaç duyarlar. Bu durum, özellikle acil durumlardan sonra adalardaki ve hızlı yardıma ihtiyaç duyan diğer uzak konumlardaki doğal afetlere hızla müdahale etme yeteneklerini kısıtlıyor.
Ne yazık ki iklim örneklerini giderek daha sık yaşadık. Şiddetli yol erozyonları şiddetli orman yangınları nedeniyle. Otoyollar ve köprüler sel ve kasırgalar nedeniyle suya maruz kaldıktan sonra çöküyor. Bu ay, Porto Riko'nun bazı kısımları Maria Kasırgası'nın etkisinden kurtulmaya çalışırken bile birçok ev bir kez daha Fiona Kasırgası nedeniyle sular altında kaldı.
Erişilmesi zor alanlarda hızla barınaklar, hatta evler inşa edebilmemizin ve bu acil durumlarla daha iyi başa çıkabilmemizin bir yolu var mı?
Bu hafta Imperial College London'dan bir ekip arılardan ilham aldı ve bir grup otonom dron tasarladı 3D olarak tasarlanan herhangi bir yapıyı basar. Arı kovanına benzer şekilde, her drone bağımsız hareket eder ancak ekip halinde çalışır. Filonun tamamı Havadan Eklemeli Üretim (Aerial-AM) olarak adlandırılmıştır.
Arı gibi davranan dronların her birinin farklı görevleri var. Bazıları, uçarken malzeme bırakan BuilDrones adı verilen inşaatçılardır. Diğerleri ise mevcut yapıyı sürekli olarak tarayan ve geri bildirim sağlayan yönetici görevi gören ScanDron'lardır.
[Gömülü içerik]
Çeşitli testlerde filo, köpükten çimento benzeri yapışkan malzemelere kadar çok sayıda yapıyı minimum insan denetimiyle milimetrik doğrulukla bastı. Hala ustalıktan çok uzak 3D baskılı evve daha çok bir çocuğun ilk çömlekçilik denemesi gibi. Bazı yapılar ilkel bir kuleye benzer; diğerleri ise dokuma bir hasır sepet.
Bununla birlikte, insanları yaklaşmakta olan bir tropik fırtınadan tahliye etmek için 3 boyutlu baskı köprülerinden bir yol olabiliriz. Ancak çalışma bu olasılığa doğru bir adım olduğunu gösteriyor. Yazarlar, "Aerial-AM, uçuş sırasında üretime izin veriyor ve sınırsız, yüksekte veya erişilmesi zor yerlerde inşaat için geleceğe yönelik olanaklar sunuyor" dedi.
Robot Yapımı
Robotların inşaatta yardımcı olması için kullanılması yeni bir şey değil. Ancak giderek daha karmaşık hale gelen algoritmalar sayesinde, bunlar altyapı işinde kullanışlı araçlar haline geldi. Fikirlerden biri, alçıpanın bitirilmesi gibi görevlere yardımcı olarak gereken süreyi önemli ölçüde azaltmaktır. Bir diğeri de hepimizi rahatsız eden konut sıkıntısıyla mücadele etmek. Geçtiğimiz birkaç yılda 3D baskılı evler hayalden gerçeğe hızla dönüştü. muhteşem minik evler için çoklu oda uygun fiyatlı evler.
Ancak eksik olan şey teknolojinin kırsal alanlara erişimidir. Güneşli bir günde engebeli, çukurlarla dolu toprak yolları ve sağanak yağmurdan sonra ayak bileklerine kadar çamurlu bir kabusu hayal edin. Resim tekerlekleri inçlerce çamura saplanmış, kendinizi kürekten başka bir şekilde kazmanın yolu yok. Şimdi devasa 3D yazıcıları veya diğer inşaat robotlarını bu acil durum alanına taşımayı düşünün.
İdeal değil, değil mi? Dünya ve yerçekimiyle savaşmak yerine neden uçmuyorsunuz?
Fırtınayı Ayırmak
Arılardan ilham alan ve Londra Imperial College'dan Dr. Mirko Kovac liderliğindeki ekip gökyüzüne çıktı. Fikirleri, 3D baskıyı, önceden programlanmış bir planın "arı kovanını" kusursuz bir şekilde oluşturan kendi kendini organize eden drone'larla bir araya getiriyor.
Ana fikir, Oyun Hamurunu sıkmak veya Legoları istiflemek gibi belirli malzemeleri istediğimiz gibi şekillendirebilme yeteneğimize dayanıyor. Bu süreç, malzemeleri farklı geometrik tasarımlara esnek bir şekilde kalıplamamıza olanak tanıyor ve buna "sürekli eklemeli imalattan bağımsız" (ağız dolusu, biliyorum, dolayısıyla sadece "AM") adı veriliyor.
Vahşi doğada özgürce uçan inşaatçıların takdir edilmesiyle başlar. Yaban arılarını al. Yaratıkların en dost canlısı olmasalar da (çok sayıda acı verici sokmadan bahsediyoruz), inşaat malzemesini dağıtmak için yollarını bulma konusunda son derece verimli olmaları bakımından oldukça dikkat çekicidirler. Bu, uçan bir marangozun bir grupla kusursuz bir şekilde bir dolap yapmasına benziyor; bilim adamlarının hâlâ anlamaya çalıştığı inanılmaz bir başarı.
Burada ekip, aynı mühendislik becerisini daha küçük robotlardan oluşan bir sürüyle elde etmenin mümkün olup olmadığını sordu. Ekip, bu zor bir sorun; önceki yaklaşımların çoğunun yalnızca "erken keşif aşamasında" olduğunu ve "sınırlı operasyonel yükseklikte" olduğunu söyledi.
Çözümleri, her bir dronun bir sürü gibi paralel çalışabilmesi için önceki mühendislik fikirlerinden ve doğal örneklerden yararlanan bir yazılım olan Aerial-AM çerçevesiydi. Dronların ayrıca uçuş sırasında sadık 3D yazıcılar gibi hareket etmesi, konumlarını ve aktivitelerini komşularına yayınlaması gerekiyordu (böylece bir yapı üzerinde fazladan "buzlanma" olmayacaktı). Daha sonra her biri, sınırlı insan müdahalesiyle, birbirine çarpmadan, hava sahasında dolaşabilecek donanıma sahipti. Son olarak, verilen yapıya bağlı olarak hafif, köpük benzeri bir malzemeyi veya basılabilir bir çimento karışımını talimatlara göre dikkatlice sıktılar.
Operasyonun arkasındaki beyin, iki farklı türdeki hava robot platformunu programlamak için fiziği yapay zeka ile birleştiren Aerial-AM'dir. Bunlardan biri, kendi programlamasına dayalı olarak herhangi bir materyali özerk bir şekilde biriktiren BuildDrone'dur. Diğeri ise devam eden inşaatı bilgisayar görüşüyle tarayan kalite kontrol botu ScanDrone'dur. Bir inşaat sahasındaki bir yönetici gibi, bu da yerleştirilen her katmanla birlikte inşaat drone'una geri bildirim verir.
Süreç tamamen robotlar tarafından yürütülmüyor. İnsan denetçiler hem üretim stratejisi aşamasından (yani bir malzemeyi basmanın en iyi yolu) hem de üretim aşamasından yararlanabilirler. Ekip, yazdırmadan önce üç veya daha fazla drone kullanarak "sanal baskı" oluşturmak için bir simülasyon çalıştırdı.
Ekip, konseptin bir kanıtı olarak 3D baskı platformu Aerial-AM'ye çeşitli şekil ve malzemelerle meydan okudu. Bunlardan biri, poliüretan köpükten yapılmış 6.5'den fazla malzeme katmanıyla basılmış, 72 metreden uzun bir silindirdi. Başka bir BuildDrone türü, neredeyse XNUMX metre yüksekliğinde ince bir silindir oluşturan çimento benzeri bir karışım için optimize edildi.
Son bir test için, altı dron parabolik bir yüzeyin oluşturulmasına yardımcı oldu; bir yüksüğü hayal edin. Bu verilere dayanarak çalışma daha sonra birkaç simülasyon yürüttü ve yapının ölçeğinin ve robot sayısının nihai yapıyı nasıl değiştirdiğini sordu.
Genel olarak inşaat sürüsü, yalnızca ölçek ve yapıya değil, aynı zamanda robot popülasyonunun büyüklüğüne de son derece uyarlanabilir çıktı. Potansiyel robotların sayısı arttıkça bile, kalabalık bir restorandaki aşçıların yoğun saatlerde yaptığı gibi, çarpışmayı önlemek için yollarını optimize ettiler.
Drone ekibi henüz prime time'a hazır değil. Şimdilik sadece küçük ölçekli yapılar inşa ettikleri görüldü. Ancak takım umutlu. Aerial-AM çerçevesi, çok robotlu bir dansta tıkanıklık olmadan farklı türdeki yapıları basabilir. Ekip, bunun "adaptasyon ve bireysel robot fazlalığını" gösterdiğini söyledi.
Her ne kadar sadece ilk adımlar olsa da, bir gün tehlikeli bölgelere uçarak hayat kurtarabilecek olan hava inşaat işçileri olarak dronların fizibilitesini güçlendiren şey, çalışmalarıdır. Kovac, "Dron filomuzun, geleneksel manuel yöntemlere kıyasla gelecekte inşaat maliyetlerini ve risklerini azaltmaya yardımcı olabileceğine inanıyoruz" dedi.
Resim Kredisi: University College London, Bilgisayar Bilimleri Bölümü/Dr. Vijay M. Pawar ve Robert Stuart-Smith, Otonom Üretim Laboratuvarı
