Machina Labs روبوت حداد يصنع خزانات سفينة الفضاء لناسا

في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين، أمضت ناسا الكثير من الوقت التفكير ما إذا كانت خزانات الوقود الحلقية (على شكل كعكة الدونات) هي الحل المناسب لمركبتها الفضائية. تتمتع الخزانات الحلقية بمجموعة من المزايا المحتملة مقارنة بخزانات الوقود الكروية التقليدية. على سبيل المثال، يمكنك أن تناسب ما يقرب من 40% حجم أكبر داخل الخزان الحلقي مما لو كنت تستخدم خزانات كروية متعددة في نفس المساحة. ولعل الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه يمكنك دفع الأشياء (مثل الجزء الخلفي من المحرك) عبر منتصف الخزان الحلقي، مما قد يؤدي إلى بعض المكاسب الكبيرة في الكفاءة إذا تمكنت الخزانات أيضًا من التعامل مع الأحمال الهيكلية.

نظرًا لشكلها المعقد نسبيًا، فإن تصنيع الخزانات الحلقية أكثر صعوبة من تصنيع الخزانات الكروية. على الرغم من أن هذه الدبابات يمكن أن تؤدي أداءً أفضل، إلا أن ناسا ببساطة لم تعد لديها الخبرة اللازمة لتصنيعها بعد الآن، حيث يجب أن يتم تصنيع كل واحدة منها يدويًا على يد بشر ذوي مهارات عالية. لكن شركة تدعى Machina Labs تعتقد أنه يمكنها القيام بذلك باستخدام الروبوتات بدلاً من ذلك. ورؤيتهم هي تغيير طريقة صنع الأشياء من المعدن تمامًا.

المشكلة الأساسية التي تحاول Machina Labs حلها هي أنك إذا كنت تريد بناء أجزاء من المعدن بكفاءة على نطاق واسع، فهي عملية بطيئة. تحتاج الأجزاء المعدنية الكبيرة إلى قوالب مخصصة خاصة بها، وهي باهظة الثمن للغاية وتستخدم لمرة واحدة، وهي غير مرنة بقدر الإمكان، ومن ثم يتم بناء مصانع بأكملها حول هذه الأجزاء. إنه استثمار ضخم، مما يعني أنه لا يهم إذا وجدت بعض الأشكال الهندسية أو التقنيات أو المواد أو السوق الجديدة، لأنه يتعين عليك تبرير تلك التكلفة الأولية الهائلة من خلال صنع أكبر قدر ممكن من الشيء الأصلي، خنق إمكانية الابتكار السريع والمرن.

على الطرف الآخر من الطيف، لديك أيضًا عملية بطيئة جدًا ومكلفة لتصنيع الأجزاء المعدنية واحدًا تلو الآخر يدويًا. قبل بضع مئات من السنين، كان هذا هو الحال فقط طريقة صنع الأجزاء المعدنية: يستخدم عمال المعادن المهرة الأدوات اليدوية لعدة أشهر لصنع أشياء مثل الدروع والأسلحة. إن الشيء الجميل في عمال المعادن الخبراء هو أنه يمكنهم استخدام مهاراتهم وخبراتهم لصنع أي شيء على الإطلاق، ومن هنا تأتي رؤية Machina Labs، كما يوضح الرئيس التنفيذي إدوارد مهر الذي شارك في تأسيس Machina Labs بعد قضاء بعض الوقت في SpaceX ثم قيادة فريق الطباعة ثلاثية الأبعاد في الفضاء النسبي.

“يمكن للحرفيين التقاط أدوات مختلفة وتطبيقها بشكل إبداعي على المعدن للقيام بجميع أنواع الأشياء المختلفة. يقول مهر: “في يوم من الأيام يمكنهم التقاط مطرقة وتشكيل درع من لوح معدني”. “بعد ذلك، يلتقطون نفس المطرقة ويصنعون سيفًا من قضيب معدني. إنهم مرنون للغاية.”

تسمى التقنية التي يستخدمها عامل المعادن البشري لتشكيل المعدن بالطرق، والتي تحافظ على تدفق حبيبات المعدن أثناء العمل. إن صب المعادن أو ختمها أو طحنها (وهي جميعها طرق لأتمتة إنتاج الأجزاء المعدنية) ليست ببساطة قوية أو متينة مثل الأجزاء المصنعة، والتي يمكن أن تكون تمييزًا مهمًا (على سبيل المثال) للأشياء التي يجب أن تذهب إلى الفضاء. لكن المزيد عن ذلك بعد قليل.

المشكلة مع عمال المعادن من البشر هي أن الإنتاجية سيئة، فالبشر بطيئون، والبشر ذوو المهارات العالية على وجه الخصوص لا يتوسعون بشكل جيد. بالنسبة لـ Mehr وMachina Labs، هذا هو المكان الذي تأتي فيه الروبوتات.

“نريد التشغيل الآلي والتوسع باستخدام منصة تسمى “الحرفي الآلي”. يقول مهر: “إن عوامل التمكين الأساسية لدينا هي الروبوتات التي تمنحنا حركيات الحرفي البشري، والذكاء الاصطناعي الذي يمنحنا السيطرة على العملية”. “المفهوم هو أنه يمكننا القيام بأي عملية يمكن للحرفي البشري القيام بها، وفي الواقع بعض العمليات التي لا يستطيع البشر القيام بها لأننا نستطيع تطبيق المزيد من القوة بدقة أفضل.”

تتيح هذه المرونة التي يوفرها عمال المعادن الآليون أيضًا إمكانية تصنيع الأجزاء المخصصة التي قد يكون من غير العملي صنعها بأي طريقة أخرى. وتشمل هذه خزانات الوقود الحلقية (على شكل كعكة الدونات) التي وضعت وكالة ناسا عينها عليها طوال نصف القرن الماضي أو نحو ذلك.

يقف الرئيس التنفيذي لشركة Machina Labs، إدوارد مهر (على اليمين) خلف خزان وقود حلقي يبلغ طوله 15 قدمًا.مختبرات الآلات

يقول مهر: “إن التحدي الرئيسي الذي تواجهه هذه الدبابات هو أن هندستها معقدة”. “قبل ستين عامًا، كانت وكالة ناسا تقوم بتشكيلها باستخدام حرفيين ماهرين للغاية، ولكن لم يعد الكثير منها موجودًا بعد الآن.” ويوضح مهر أن الطريقة الأخرى الوحيدة للحصول على هذه الهندسة هي باستخدام القوالب، ولكن بالنسبة لناسا، فإن الحصول على قالب مصنوع لخزان وقود تم تخصيصه بالضرورة لمركبة فضائية واحدة سيكون من المستحيل تبريره إلى حد كبير. “لذا فإن أحد الأسباب الرئيسية لعدم استخدامنا للدبابات الحلقية هو صعوبة تصنيعها.”

تقوم شركة Machina Labs الآن بتصنيع خزانات حلقية لوكالة ناسا. في الوقت الحالي، تقوم الروبوتات فقط بالتشكيل، وهو الجزء الصعب. ثم يقوم البشر بلحام القطع معًا. ولكن لا يوجد سبب يمنع الروبوتات من القيام بالعملية برمتها من البداية إلى النهاية وبشكل أكثر كفاءة. حاليًا، يقومون بذلك بالطريقة “البشرية” بناءً على الخطط الحالية من وكالة ناسا. يقول لنا مهر: “في المستقبل، يمكننا في الواقع تشكيل هذه الدبابات في قطعة واحدة أو قطعتين. “هذا هو المجال التالي الذي نستكشفه مع وكالة ناسا – كيف يمكننا أن نفعل الأشياء بشكل مختلف الآن ونحن لا نحتاج إلى التصميم حول بيئة العمل البشرية؟”

يعمل “الحرفيون الآليون” في Machina Labs في أزواج لتشكيل الصفائح المعدنية، مع وجود روبوت واحد على كل جانب من جوانب الصفائح. تقوم الروبوتات بمحاذاة أدواتها بشكل متباعد قليلاً عن بعضها البعض مع وجود المعدن الموجود بينها بحيث تنحني بين الأدوات عندما تتحرك الروبوتات عبر الورقة.مختبرات الآلات

يُظهر مقطع الفيديو أعلاه روبوتات Machina وهي تعمل على دبابة يبلغ قطرها 4.572 مترًا (15 قدمًا)، ومن المحتمل أن تكون متجهة إلى القمر. يقول مهر: “التطبيق الرئيسي هو الهبوط على سطح القمر”. “إن الخزانات الحلقية تجعل مركز ثقل السيارة أقل مما يمكن أن يكون عليه الحال مع الخزانات الكروية أو على شكل حبوب منع الحمل.”

يتم تدريب هذه الروبوتات على تشغيل معادن مثل هذه في المقام الأول من خلال عمليات المحاكاة القائمة على الفيزياء والتي طورتها شركة Machina داخليًا (البرمجيات الحالية بطيئة للغاية)، تليها تكرارات موجهة بشريًا بناءً على بيانات العالم الحقيقي الناتجة. يمكن محاكاة الطريقة التي يتحرك بها المعدن تحت الضغط بشكل جيد، وعلى الرغم من أنه لا تزال هناك بالتأكيد فجوة بين المحاكاة والحقيقية (محاكاة كيفية التصاق أداة الروبوت بسطح المادة أمر صعب بشكل خاص)، إلا أن الروبوتات تجمع الكثير من التجارب التجريبية. تشير البيانات إلى أن Machina تحقق تقدمًا كبيرًا نحو الاستقلالية الكاملة، وحتى إيجاد طرق لتحسين العملية.

مثال على نوع الأجزاء المعدنية المعقدة التي تستطيع روبوتات Machina صنعها.مختبرات الآلات

في النهاية، تريد Machina استخدام الروبوتات لإنتاج جميع أنواع الأجزاء المعدنية. على الجانب التجاري، يستكشفون أشياء مثل ألواح هيكل السيارة، مما يوفر خيار تغيير شكل سيارتك من الناحية الهندسية بدلاً من اللون فقط. إن الحاجة إلى اثنين من الروبوتات السمينة لإنجاز هذا العمل تعني أنه من غير المرجح أن يصبح التشكيل الآلي منتشرًا مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، لكن المفهوم الأوسع هو نفسه: جعل الأشياء المادية مشكلة برمجية بدلاً من مشكلة أجهزة لتمكين التخصيص على نطاق واسع.