मल्टी यूएवी ने घर बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग का सहयोग किया, और प्रकृति के आवरण पर शोध किया गया

क्या आप निर्माण को ड्रोन पर छोड़ना चाहते हैं और उन्हें 3D प्रिंटिंग करने देना चाहते हैं?

हम अक्सर मधुमक्खियों, चींटियों और अन्य जानवरों को घोंसले के शिकार में व्यस्त देख सकते हैं। प्राकृतिक चयन के बाद उनकी कार्यकुशलता अद्भुत है।

इन जानवरों की विभाजन और सहयोग क्षमता यूएवी को "अंग्रेज़ी" कर दी गई है। इम्पीरियल कॉलेज ऑफ टेक्नोलॉजी का एक अध्ययन हमें भविष्य की दिशा दिखाता है, जो इस प्रकार है:

यूएवी का 3डी ग्रेइंग:

यह शोध बुधवार को नेचर के कवर पेज पर प्रकाशित हुआ।

पता: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04988-4

यूएवी की क्षमता का प्रदर्शन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 0.18m से 2.05m तक की ऊंचाई वाली संरचनाओं के निर्माण के लिए फोम और एक विशेष हल्के सीमेंट सामग्री का उपयोग किया। मूल ब्लूप्रिंट की तुलना में, त्रुटि 5 मिमी से कम है।

यह साबित करने के लिए कि सिस्टम अधिक जटिल यूएवी गठन को संभाल सकता है, टीम ने एक उच्च गुंबद संरचना को अनुकरण करने के लिए यूएवी पर रोशनी का उपयोग करके एक हल्का निशान विलंब अनुक्रम बनाया।

इंपीरियल कॉलेज में एरियल रोबोटिक्स लेबोरेटरी के अनुसंधान और निदेशक के नेता मिर्को कोवाक ने कहा: इस पद्धति का उपयोग आर्कटिक या यहां तक ​​​​कि मंगल ग्रह पर इमारतों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, या ऊंची इमारतों की मरम्मत में मदद कर सकता है, जिन्हें आमतौर पर महंगे मचान की आवश्यकता होती है।

हालांकि, वर्तमान में, यह तकनीक अभी भी कुछ प्रतिबंधों के अधीन है, क्योंकि यूएवी भारी वस्तुओं को ले जाना मुश्किल है, नियमित रूप से चार्ज करने की आवश्यकता होती है, और अभी भी मैन्युअल पर्यवेक्षण की आवश्यकता होती है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने कहा कि वे परियोजना अध्ययन के दौरान यूएवी को स्वचालित रूप से चार्ज करके इनमें से कुछ समस्याओं को कम करने की उम्मीद करते हैं।

यूएवी 3डी प्रिंटिंग का एहसास कैसे होता है? इस संबंध में, शोधकर्ताओं ने एक परिष्कृत प्रणाली का निर्माण किया है।

अनुसंधान परिचय

उत्पादकता और सुरक्षा में सुधार के लिए, रोबोट आधारित निर्माण तकनीक का प्रस्ताव भवन घटकों के संयोजन और फ्री फॉर्म कंटीन्यूअस एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) के लिए है। असेंबली पर आधारित विधि की तुलना में, फ्री फॉर्म कंटीन्यूअस एएम लचीले ढंग से ज्यामितीय चर डिजाइन का उत्पादन कर सकता है, जो उच्च दक्षता और कम लागत की विशेषता है। हालांकि, इन बड़े पैमाने की प्रणालियों को बिजली की आपूर्ति से जोड़ा जाना चाहिए। उनका निरीक्षण, रखरखाव और मरम्मत करना असुविधाजनक है, और कठोर वातावरण में उनका निर्माण करना मुश्किल है।

बड़े एकल रोबोट सिस्टम के विकल्प के रूप में, छोटे मोबाइल रोबोट अधिक लचीलापन और मापनीयता प्रदान कर सकते हैं। हालांकि, रोबोट के निर्माण के साथ निर्माण पर अनुसंधान अभी भी विकास के प्रारंभिक अन्वेषण चरण में है। इसके अलावा, मल्टी रोबोट की ऑपरेटिंग ऊंचाई वर्तमान में सीमित है, और यह एक निश्चित सीमा से अधिक होने पर काम नहीं करेगा। नीचे दिया गया आंकड़ा निर्माण उद्योग में AM के लिए विकसित SOTA रोबोट प्लेटफार्मों के बीच तुलना दिखाता है।

वर्तमान रोबोट प्रणाली और इसकी अंतर्निहित सीमाओं की तुलना में, प्राकृतिक बिल्डरों ने निर्माण में अधिक अनुकूलन क्षमता दिखाई है, और कई इसे प्राप्त करने के लिए उड़ान और योगात्मक निर्माण विधियों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, निगल धीरे-धीरे घोंसला पूरा करने के लिए सामग्री स्रोत और निर्माण स्थल के बीच 1200 बार उड़ सकता है। सामाजिक कीड़े जैसे दीमक और ततैया अनुकूलन क्षमता और मापनीयता की एक बड़ी डिग्री दिखाते हैं: सामाजिक ततैया द्वारा किए गए हवाई निर्माण कुशल और प्रत्यक्ष पथ अनुकूलन को दर्शाता है, जिससे पूरी इमारत प्रक्रिया में नेविगेशन की मांग कम हो जाती है।

ये प्राकृतिक प्रणालियाँ मल्टी-एजेंट का उपयोग करके सामूहिक निर्माण की विधि को प्रेरित करती हैं, जिसे वर्तमान उपलब्ध तकनीक से परे मल्टी-एजेंट की समन्वय समस्या को हल करने की आवश्यकता होती है। सहकारी निर्माण को प्राप्त करने के लिए मल्टी रोबोट सिस्टम की सामूहिक बातचीत पद्धति के अलावा, सामग्री डिजाइन और उपयोग और पर्यावरण हेरफेर तंत्र को एकीकृत और संयुक्त रूप से विकसित किया जाना चाहिए।

इंपीरियल कॉलेज द्वारा प्रस्तावित प्रणाली को एरियल एएम कहा जाता है, जो इंजीनियरिंग सिद्धांतों के साथ जैविक सहयोग तंत्र को जोड़ती है और कई यूएवी द्वारा महसूस की जाती है।

ऑटोनॉमस एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग हासिल करने के लिए, यूएवी टीमों को समानांतर में कई प्रमुख तकनीकों को विकसित करने की आवश्यकता है, जिनमें शामिल हैं: 1) उच्च-सटीक सामग्री जमा करने और प्रिंट गुणवत्ता, और वास्तविक समय गुणात्मक मूल्यांकन में सक्षम हवाई रोबोट; 2) एरियल रोबोट टीमें अपनी गतिविधियों को एक दूसरे को प्रसारित कर सकती हैं, वायरलेस तरीके से डेटा साझा कर सकती हैं, और एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं कर सकती हैं; 3) स्वायत्त नेविगेशन और कार्य योजना प्रणाली, मुद्रण पथ रणनीति के साथ मिलकर, विनिर्माण कार्यों को अनुकूल रूप से निर्धारित और वितरित करती है; 4) फॉर्मवर्क या अस्थायी मचान की आवश्यकता के बिना एरियल एडिटिव निर्माण विधियों के लिए उपयुक्त सामग्री योजनाओं, विशेष रूप से हल्के और प्रिंट करने योग्य सीमेंट मिश्रणों को डिजाइन या चयन करें।

एरियल एएम दो प्रकार के एरियल रोबोट प्लेटफॉर्म का उपयोग करता है, जिन्हें क्रमशः बिल्डड्रोन और स्कैनड्रोन कहा जाता है। बिल्डड्रोन का उपयोग भौतिक सामग्रियों को ढेर करने के लिए किया जाता है, और स्कैनड्रोन का उपयोग वृद्धिशील हवाई स्कैनिंग और सामग्री की प्रत्येक परत जमा होने के बाद सत्यापन अवलोकन करने के लिए किया जाता है। वितरित बहु-एजेंट विधियों के माध्यम से दो रोबोट प्लेटफार्मों को उनके संबंधित वर्कफ़्लो पर समन्वयित किया जाता है। निर्माण चक्र में बिल्डड्रोन और स्कैनड्रोन का इन-फ्लाइट प्रिंटिंग प्रदर्शन लक्षण वर्णन, बिल्डड्रोन का वास्तविक समय प्रक्षेपवक्र अनुकूलन और सामग्री मुद्रण, और स्कैनड्रोन और मानव पर्यवेक्षकों द्वारा मुद्रण प्रभाव का सत्यापन शामिल है।

चित्रा 2. अप्रतिबंधित और असीमित एएम के लिए एरियल एएम ढांचा।

नए शोध द्वारा प्रस्तावित मल्टी-एजेंट एरियल एएम ढांचे में दो चक्र शामिल हैं, जो निर्माण और प्रगति अवलोकन के लिए क्रमशः नियोजित धीमे समय के पैमाने और वास्तविक समय के संचालन में तेजी से समय के पैमाने पर चलते हैं। अवधारणा के प्रमाण में, शोधकर्ताओं ने प्रगति को मैप करने के लिए 3 डी स्कैनिंग करने के लिए स्कैंड्रोन एयरबोर्न विजन सिस्टम का उपयोग किया, और एक बड़े सिलेंडर के निर्माण के लिए विस्तारित फोम सामग्री का उपयोग किया।

चित्रा 3. एरियल एएम बिल्डड्रोन ने 2.05 मीटर उच्च बेलनाकार ज्यामिति मुद्रित की, जिसमें 72 सामग्री जमाव यात्राएं शामिल हैं, और स्कैनड्रोन ने रीयल-टाइम प्रिंटिंग मूल्यांकन किया।

चित्रा 4. दो बिल्डड्रोन सीमेंटिटियस सामग्री जमा करने के लिए 3 डी प्रिंट पतली दीवार वाले सिलेंडर में त्रुटि मुआवजे डेल्टा मैनिपुलेटर्स का उपयोग करते हैं।

चित्रा 5. एरियल एएम मल्टी रोबोट ट्रैक वर्चुअल प्रिंटिंग गुंबद के आकार की घूर्णन सतह। एक। सी उड़ान पथ है, बी और डी शीर्ष दृश्य और परिप्रेक्ष्य दृश्य हैं। एफ 15 मीटर के निचले व्यास के साथ बढ़े हुए ज्यामिति को मुद्रित करने के लिए 15 रोबोटों का उपयोग करने के सिमुलेशन परिणाम दिखाता है।

बिल्डड्रोन के भौतिक चित्रण और स्कैनड्रोन द्वारा मुद्रण संरचना के वास्तविक समय के गुणात्मक मूल्यांकन के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने सफलतापूर्वक 2.05 मीटर ऊंचे सिलेंडर को मुद्रित किया, जिससे बड़ी ज्यामितीय वस्तुओं के निर्माण के लिए एरियल एएम विधि की क्षमता साबित हुई। सीमेंट पतली दीवार सिलेंडर का निर्माण प्रयोग साबित करता है कि स्व-संरेखण समानांतर डेल्टा जोड़तोड़ और बिल्डड्रोन का युग्मन क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में उच्च सटीकता (अधिकतम 5 मिमी स्थिति त्रुटि) के साथ सामग्री जमा करने की अनुमति देता है, जो स्वीकार्य सीमा के भीतर है ब्रिटिश स्थापत्य आवश्यकताओं।

वर्चुअल ट्रैक एएम और सिमुलेशन परिणाम बताते हैं कि एरियल एएम फ्रेमवर्क समानांतर मल्टी रोबोट निर्माण के माध्यम से विभिन्न ज्यामितीय आकृतियों को प्रभावी ढंग से प्रिंट कर सकता है, भीड़ को हल कर सकता है, और असामान्य परिस्थितियों में पूर्ण अनुकूलन कर सकता है।

हालांकि इन प्रयोगों ने एरियल एएम की व्यवहार्यता को सफलतापूर्वक सत्यापित कर लिया है, लेकिन वे निर्माण के लिए हवाई रोबोट का उपयोग करने की क्षमता का पता लगाने के लिए केवल पहला कदम हैं। शोधकर्ताओं ने कहा कि यूएवी की 3डी प्रिंटिंग हाउस बिल्डिंग को साकार करने के लिए, रोबोट प्रौद्योगिकी और सामग्री विज्ञान में महत्वपूर्ण प्रगति की आवश्यकता है, विशेष रूप से सीमावर्ती क्षेत्रों जैसे कि सहायक सामग्री का जमाव, सक्रिय सामग्री का इलाज और कार्य साझा करना। एकाधिक रोबोट।

यूएवी के लिए, अनुसंधान परिणामों को प्रयोगशाला से बाहर करने के लिए, शोधकर्ता पर्याप्त बाहरी स्थिति प्रदान करने के लिए डिफरेंशियल ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) के साथ एक मल्टी-सेंसर युगपत पोजिशनिंग और मैपिंग (एसएलएएम) सिस्टम को लागू करने की योजना बना रहे हैं।

व्यवहार में आने के बाद, एरियल एएम दूरस्थ क्षेत्रों में आवास और महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के निर्माण का समर्थन करने के लिए एक वैकल्पिक तरीका प्रदान कर सकता है।

संदर्भ लिंक:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04988-4

https://www.technologyreview.com/2022/09/21/1059864/drones-3d-print-tower/

मूल शीर्षक: मल्टी यूएवी सहयोगी 3डी प्रिंटिंग और प्रकृति के आवरण पर अनुसंधान के साथ एक घर का निर्माण