Pavoučí robotická armáda ve službách vědy

Většina lidí nemá pavouky ráda. Jedno jim ale nelze upřít, jejich pavučiny jsou fascinující výtvory, které svou dokonalostí ohromily již staré Řeky. Ti v pavoucích viděli zakletou pyšnou dívku Arachné, jež v tkaní soupeřila s bohyní Pallas Athénou. K více než čtyřem desítkám tisíců druhů pavouků, kteří jsou známí v živočišné říši, letos přibyl ještě jeden. Robotické pavouky najdete ve vývojovém oddělení Siemens Corporate Technology v princetonském kampusu.

Cílem projektu, který byl zahájen v lednu 2014, bylo vytvořit prototyp platformy pro autonomní výrobní stroje, které jsou schopné si mezi sebou rozdělit úkoly a do výrobního procesu vstupují na základě spolupráce, koordinovaným způsobem bez výslovného programování.

Autonomní roboti SiSpis, neboli Siemens Spiders, fungují jako chodící 3D tiskárny, které pracují v týmech a společně by měly dokázat postavit velké struktury, jako jsou karoserie nebo trupy letadel či lodí. Mobilitu těchto robotů zajišťují nohy s klouby, právě ty připomínají pavoučí končetiny a celému zařízení daly i jméno.

Při 3D tisku jsou výrobky nebo povrchy vyráběny postupným nanášením tenkých vrstev na sebe. Práce na tak velikém objektu, jakým je trup lodi, by proto samozřejmě vyžadovala více než jen pár pavouků, kteří by postupně přidávali mikro vrstvy. Zásadní otázka proto je jak může spolupracovat armáda složená z několika stovek pavoučích robotů.

Spolupráce především

Klíčem k úspěchu je míra autonomie pavouků, vývojáři se snaží o optimalizaci jejich spolupráce. Pro plánování rozdělení práce jsou nepostradatelné speciálně vyvinuté algoritmy, které umožňují multi-tasking robotických tiskáren, takže například dvě autonomní zařízení mohou v jeden okamžik pracovat na jednom detailu. Své bezprostřední okolí roboti rozpoznávají s pomocí kamer a laserových skenerů, kterými jsou vybaveni. Každá tištěná oblast je rozdělena do vertikálních boxů, díky čemuž mohou roboti spolupracovat a vytvářet i velmi složité tvary.

Když robotu začne docházet baterie, dokáže si najít cestu k dobíjecí stanici, kde svá data přenese do dobitého zařízení. To pak v procesu 3D tisku pokračuje přesně v místě, kde byl přerušen. Pokud stroj cestou narazí na nějakou překážku, vyhne se jí. Extrudér je podobný těm, které jsou na tradičních 3D tiskárnách, největší současné omezení robotů spočívá v tom, že jako tiskařskou substanci používají kukuřičný škrob a cukrovou třtinu.

Robotičtí pavouci Siemens Spiders dovedou tisknout.

Otázkou zůstává, kam až mohou pavouci pomyslně dojít. V tento okamžik vývojáři dosáhli svého původního cíle – vyvinout systém, který charakterizuje maximální autonomie a minimálními požadavky na programování. Jakmile se tato technologie dostatečně vyzkouší, může být aplikována na téměř cokoliv.

Více informací o výzkumu a vývoji naleznete na http://www.siemens.cz/inovace.

Tiskové materiály SIEMENS