


以下摘自 Kelly 和 Zach Weinersmith 的著作 Soonish。
得益于机器人技术、计算和其他技术的最新进展,少数但日益增长的科学家和工程师认为,机器人建造的住房可能终于成为可能。事实上,它不仅是可能的,而且可能远更好。机器人施工可以提高施工速度,改善施工质量,并降低成本。
有多种方法可以实现这一点,包括类似 3D 打印机的巨型龙门架,以及可能直接取代建筑工人的带轮子机器人手臂。
就个人而言,我们希望一个巨大的机器人来建造我们的房子,这在很大程度上是因为“一个巨大的机器人建造了我的房子”这句话中包含了“巨大的机器人”这个短语。但巨型的方法可能不是最佳选择。即使是一个(仅仅)卡车大小的机器人,在施工现场也可能有些笨重。此外,当您有一个单独的大型机器人完成所有工作时,如果该机器人发生故障,您将失去一切能力。
如果我们拥有一大群小型机器人,而不是少数几个大型机器人,会怎么样?机器人群,就像昆虫群(以及人类)一样,可以建造远超自身大小的结构。有了巨型龙门架系统,房屋的高度不能超过龙门架的高度。集群机器人可以一直向上爬行或飞行,建造远超集群中单个小型机器人大小的结构。

其中一些面向施工的集群机器人借鉴了生物学的原理。在哈佛大学的 Justin Werfel 博士和曾就职于哈佛大学、现任职于康奈尔大学的 Kirstin Petersen 博士的研究中,机器人受到白蚁的启发。根据 Petersen 博士的说法,“与个体尺寸相比,它们建造了动物界中一些最高的结构。想想多达数千倍于个体的规模。如果我们能做到这一点,成百上千的人可以建造埃菲尔铁塔,而无需任何协调的草图。那将是惊人的。”
Werfel 博士和 Petersen 博士合作进行了这项研究,但他们从非常不同的角度入手。Werfel 博士编写了指定机器人遵循的规则的程序,并表示“我们基本上是在尝试弄清楚白蚁正在运行什么程序。”他指出,白蚁“非常复杂”,我们并不真正知道它们使用的是什么规则,但他的工作是编写一个受白蚁能力启发的简单程序。Petersen 博士设计和制造了受白蚁启发的机器人,并表示“机器人之所以可识别,是因为它们有这些轮腿(whegs)——轮式腿之类的东西,能让它们以非常简单的方式更好地攀爬。”朋友们,是轮腿(whegs)。
这些轮腿式(我们自创的词,不是她说的)机器人会拾取特制的砖块,将它们运送到合适的位置并放下,以建造大型结构。这已经很棒了,但它们特别有趣是因为它们是独立运作的。集群没有中央协调,集群中的任何成员都不知道其他成员在做什么。每个机器人拾取一块砖,然后根据一小组指令决定放在哪里。
加泰罗尼亚高等建筑研究所的研究人员也在创造一群结构建造机器人。他们创造了“Minibuilders”。Minibuilders 本质上是小型 3D 打印机,大小与洗衣篮相当,它们以层状沉积类似混凝土的材料。想象一下带有混凝土喷嘴的机器人乌龟。
好吧,它们并不完全独立。您无法在每个小型机器人内部都装有一个混凝土输送罐。Minibuilder 机器人每个都连接到一个为它们提供混凝土的中央混凝土罐。如果这有助于您的机器人幻想,只需想象它是一个巨大的、可怕的触手机器人。让一个触手机器人建造您的房子最大的缺点是触手会缠绕在一起。想象一下您办公桌后面的那种缠绕,只不过您所有的外围设备都在四处飞溅混凝土。据我们所知,在目前的 Minibuilder 设置中,机器人学家不得不四处奔波,帮助 Minibuilders 避免彼此缠绕。
我们发现这些机器人特别有趣,因为它们结合了集群建造机器人和 3D 打印的想法。此外,一种 Minibuilder 可以使用真空吸附在结构的侧面,爬升并建造更多东西,这真是太棒了。
但让我们面对现实吧——拥有一个由独立的 3D 打印机器人组成的集群为您建造一件廉价的艺术品来居住,时间长了会让人厌烦。为什么不考虑飞行四旋翼机器人呢?
Fabio Gramazio 博士和Matthias Kohler 博士在苏黎世经营着一个疯狂的科学实验室,在那里机器人建造精美的结构和建筑外墙。他们一项特别酷的项目是与专注于制造令人恐惧的飞行无人机群的Raffaello D’Andrea 博士合作。他们项目中的无人机拾取涂有粘合剂的砖块,然后逐一放下,直到形成一个结构。好吧,是的,您现在还不想住在一个完全由粘性砖块建造的房子里,但这只是一个早期的概念验证。
由于您拥有一群飞行机器人,您可以让它们精确地放置每一块砖,从而建造复杂的结构或有趣的图案。但是,为了做到这一点,您必须有一个运动捕捉摄像系统在它们建造时观察它们,并告诉无人机该做什么。这在实验室里是可以的,但在户外可能有些困难。
集群模式的一个优点是单个机器人相对可消耗。因此,如果一项工作特别危险(想象一下在地震后立即建造,或者在危险环境(如新泽西州)中建造),大量小型机器人可能比人类或大型建筑机械更受欢迎。也许在未来,飞行机器人和地面机器人会像反向的蝗虫一样出现在您的院子里,在它们离开之前留下一个漂亮的凉亭。
或者,更有用的是,我们可以预见到有一天,在灾区将能更快、更便宜、更安全地恢复卫生、电力、供水和住所。而且,也许这一切都归功于有几个极客花了太多时间盯着白蚁。
摘自 Kelly 和 Zach Weinersmith 的著作 Soonish。2017 年 10 月 Penguin Press 出版。经许可发布。
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