Teadlased leiutasid isepaljuneva roboti, mis oskab ehitada autosid ja maju

Replikeeruvad robotid oskaksid varsti ehitada nii iseend kui suur struktuure. Foto: Massachusettsi Tehnoloogiainstituut

Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) teadlased ehitavad robotit, mis oleks tulevikus sobiv mille iganes ehitamiseks alates iseendast ning lõpetades autode või isegi majadega.

Replikaatorid ehk iseenda kopeerijad hakkaksid lähitulevikus näiteks suurema ülesande täitmiseks kõigepealt paljunema: kokku pannakse nii palju lisaroboteid, kui on ehitamiseks vaja, suuri ja väikseid. Siis hakatakse asja ennast õiges järjekorras ehitama.

Masinad koosnevad moodulitest, mida kokku pannes saab näiteks ühesugustest raamidest ehitada erinevaid suuri struktuure. Robotehitaja koosneb samuti samasugustest moodulitest, mis on liigutatavad ning kulgeb röövikulaadselt end painutades ja sirutades.

Teadustöö on avaldatud ajakirjas Nature Communications Engineering doktorandi Amira Abdel-Rahmani, professori Neil Gershenfeldi ning veel kolme teadlase artiklis.

Replikaatori tegevus näeb välja selline, nagu allolevas videos näha.

Professor Neil Gershenfeld kommenteeris MIT-i teadusuudistele, et täielikult autonoomne isepaljunev robotite koostesüsteem, mis suudaks ehitada suuremaid struktuure, sealhulgas suuremaid roboteid või kokku panna ehitusjärjestust arvestades hooneid, on siiski veel aastate kaugusel. Kuid esialgne prototüüp on nüüd olemas. Selle eesmärgi suunas on tehtud esimesed olulised edusammud, sealhulgas on olemas algoritmid keeruliste ülesannete lahendamiseks, nagu millal ehitada rohkem roboteid ja kui suureks neid teha. Samuti on valmis lahendus, kuidas korraldada erineva suurusega robotite parvlemist, et ehitada suur struktuur valmis võimalikult tõhusalt ja ilma masinate omavaheliste  kokkupõrgeteta.

Uus süsteem koosneb korduvkasutatavatest struktuuridest, mis on ehitatud väikestest identsetest moodilitest, mida nimetatakse voksliteks (kahemõõtmelise piksli ruumiline ekvivalent).

Kui varasemad olid vokslid puhtalt mehaanilised konstruktsioonid, siis nüüd on tiim valmis saanud sellised nutikad moodulid, mis sisaldavad ka keerukamaid komponente: igaühes on näiteks oma toiteallikas ja protsessor. See aitab ehitada suuremaid konstruktsioone, mis ei talu mitte ainult koormust nagu ehitusmaterjal, vaid võib ka liigutada, materjale tõsta või muul moel organiseeruda.

Robotid ise koosnevad mitmest vokslist, mis on otsast ühendatud. Need võivad haarata enda külge teise voksli, kasutades ühes otsas asuvaid kinnituspunkte ja siis juba liikuda ussilaadselt soovitud asendisse, kus voksli saab kinnitada kasvava suurema struktuuri külge ja seal vabastada.

Selline näeb välja uus keerukam voksel ehk kolmemõõtmeline piksel, millest koosneb iseend paljundav robot. Masin vajab siiski mõnesid valmiskomponente, et end kokku panna ja natuke täiustamist, et see päris-elus tegelikult toimiks. Foto: Massachusettsi Tehnoloogiainstituut

Gershenfeld selgitab, et kuigi tema grupi liikmete poolt demonstreeritud varasem süsteem võis põhimõtteliselt ehitada ükskõik kui suuri struktuure, muutuks protsess lõpuks aina ebaefektiivsemaks, kuna üks robot pidi läbima aina pikemaid teid, et iga tükk sihtkohta viia. Sel hetkel võivad robotid nüüd kamba peale ise otsustada, et on aeg ehitada endast suurem versioon, mis võiks kiiremini edasi liikuda ja jõuda pikemate vahemaade taha. Veelgi suurem robot võib avastada, et ehitamiseks on vaja temast veelgi suuremat masinat ja ehitab neid juurde. Samas võib vaja minna ka väikseimaid roboteid, et peenemaid detaile viimistleda.

Paraku replikaatorid veel praegu päris iseend kopeerida ei suuda, kuigi teadlased on sellele väga lähedale jõudnud. «Need robotid saavad kõndida ja osi paigutada,» ütleb Gershenfeld, «kuid me oleme peaaegu – kuid mitte päris – sealmaal, kui üks neist robotitest teeb valmis teise ja see kõnnib siis iseseisvalt minema. Küsimus on veel peenhäälestuses, nagu täiturmehhanismide jõud ja liigendite tugevus. Kui see on piisavalt hästi lahendatud, olemegi eesmärgi saavutanud.»

3D printeriga prinditavate majade põhiprobleem on praegu selles, et vaja on printerit, mis oleks suurem, kui maja ise. Väikesed koosterobotid lahendaksid selle probleemi. Selliseid struktuure võiksidki kokku panna need pisikeste robotite parved. USA Kaitseuuringute Projektide Agentuur on sellistest robotitest huvitatud sõjamasinates kasutamiseks, samuti saaks mooduleid kokku panevaid masinaid kasutada näiteks ranniku kaitseks erosiooni ja merepinna tõusu eest.