O novo trabalho desenvolvido por pesquisadores do Centro de Bits e Átomos (CBA) do MIT, está cada vez mais próximo de possibilitar a criação de robôs que montem de maneira prática e econômica diferentes estruturas como edifícios, veículos e robôs ainda maiores.
De acordo o MIT News, a descoberta baseia-se em anos de pesquisa, incluindo estudos recentes que demonstram que objetos como uma asa de avião deformável e um carro de corrida funcional poderiam ser montados a partir de pequenas peças leves idênticas - e que dispositivos robóticos poderiam ser construídos para realizar parte desse trabalho de montagem.
Agora, a equipe descobriu que tanto os bots montadores quanto os componentes da estrutura que está sendo construída podem ser feitos das mesmas subunidades, e os robôs podem se mover de forma independente em grande número para realizar montagens em larga escala rapidamente.
O novo trabalho é relatado na revista Nature Communications Engineering, em um artigo da estudante de doutorado da CBA Amira Abdel-Rahman, do professor e diretor da CBA, Neil Gershenfeld, e de outras três pessoas.
Um sistema de montagem de robôs auto-replicantes totalmente autônomo, capaz de montar estruturas maiores, incluindo robôs maiores, e planejar a melhor sequência de construção ainda está a anos de distância, diz Gershenfeld. Mas o novo trabalho faz avanços importantes em direção a esse objetivo, incluindo a elaboração de tarefas complexas de quando construir mais robôs e quão grandes fabricá-los, bem como organizar enxames de bots de diferentes tamanhos para construir uma estrutura de forma eficiente sem colidir uns com os outros.
Construindo Inteligência
Como em experimentos anteriores, o novo sistema envolve estruturas grandes e utilizáveis construídas a partir de uma matriz de pequenas subunidades idênticas chamadas voxels (o equivalente volumétrico de um pixel 2D). Mas enquanto os voxels anteriores eram peças estruturais puramente mecânicas, a equipe agora desenvolveu voxels complexos que cada um pode transportar energia e dados de uma unidade para a próxima. Isso poderia permitir a construção de estruturas que podem não apenas suportar cargas, mas também realizar trabalhos, como levantar, mover e manipular materiais - incluindo os próprios voxels.
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"Quando estamos construindo essas estruturas, você tem que construir inteligência", diz Gershenfeld. Enquanto versões anteriores de bots montadores eram conectadas por feixes de fios a seus sistemas de fonte de energia e controle, "o que surgiu foi a ideia de eletrônica estrutural - de fazer voxels que transmitem energia e dados, bem como força". Olhando para o novo sistema em operação, ele aponta: "Não há fios. Há apenas a estrutura".
Com isso, os bots poderiam decidir que era hora de construir uma versão maior de si mesmos que pudesse alcançar distâncias mais longas e reduzir o tempo de viagem. Uma estrutura ainda maior pode exigir mais um passo, com os novos robôs maiores criando robôs ainda maiores, enquanto partes de uma estrutura que incluem muitos detalhes finos podem exigir mais dos menores robôs.
À medida que esses dispositivos robóticos trabalham na montagem de algo, diz Abdel-Rahman, eles enfrentam escolhas a cada passo ao longo do caminho: "Ele poderia construir uma estrutura, ou poderia construir outro robô do mesmo tamanho, ou poderia construir um robô maior". Parte do trabalho em que os pesquisadores têm se concentrado é a criação de algoritmos para essa tomada de decisão.
De acordo com Gershenfeld, existem milhares de artigos publicados sobre planejamento de rotas para robôs, “mas o passo depois disso, do robô ter que tomar a decisão de construir outro robô ou um tipo diferente de robô – isso é novo. Não há realmente nada antes disso".
Futuramente, tais sistemas poderão ser usados para construir uma grande variedade de estruturas grandes e de alto valor. Por exemplo, atualmente a forma como os aviões são construídos envolve enormes fábricas com pórticos muito maiores do que os componentes que eles constroem, e então "quando você faz um jato jumbo, você precisa de jatos jumbo para transportar as partes do jato jumbo para fazê-lo", diz Gershenfeld. Com um sistema como este construído a partir de minúsculos componentes montados por pequenos robôs, "a montagem final do avião é a única montagem".
Confira o vídeo (em inglês) com detalhes da pesquisa:
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