ロボットチーム、NASA向けに高性能デジタル構造物を製作(Robot Team Builds High-Performance Digital Structure for NASA)

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2024-01-17 NASA

◆NASAのARMADASチームは、将来の月、火星、深宇宙探査のために太陽光発電所や通信塔、乗員の生活施設などの大規模な基盤を宇宙で組み立てるためのハードウェアとソフトウェアシステムを開発しています。このシステムは、インチワームのようなロボットを使用して、宇宙空間でさまざまなハードウェアシステムを組み立て、修理、再構成することができ、人間が到着する前に作業が可能です。
◆最近の実験では、3つのロボットが協力して数百のビルディングブロックを使用して建物を組み立て、その性能を分析しました。ARMADASはデジタルアセンブリシステムであり、3Dビルディングブロックを使用してほぼ任意の構造を形成でき、将来の宇宙ミッションにおいて革新的なスケーラビリティを提供します。
◆システムはミッション適応型で再利用が可能であり、新しいモジュールの追加により様々な用途に対応できます。ARMADASの技術は、深宇宙ミッションでの機器の使用範囲と寿命を拡大し、ミッション完了後には施設を分解し、未来の設計に再利用することができます。

<関連情報>

超軽量、高強度、自己プログラム可能な機械的メタマテリアル Ultralight, strong, and self-reprogrammable mechanical metamaterials

Christine E. Gregg ,Damiana Catanoso,Olivia Irene B. Formoso,Irina Kostitsyna ,Megan E. Ochalek,Taiwo J. Olatunde,In Won Park,Frank M. Sebastianelli,Elizabeth M. Taylor,Greenfield T. Trinh,Kenneth C. Cheung
Science Robotics  Published:17 Jan 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/scirobotics.adi2746

Abstract

Versatile programmable materials have long been envisioned that can reconfigure themselves to adapt to changing use cases in adaptive infrastructure, space exploration, disaster response, and more. We introduce a robotic structural system as an implementation of programmable matter, with mechanical performance and scale on par with conventional high-performance materials and truss systems. Fiber-reinforced composite truss-like building blocks form strong, stiff, and lightweight lattice structures as mechanical metamaterials. Two types of mobile robots operate over the exterior surface and through the interior of the system, performing transport, placement, and reversible fastening using the intrinsic lattice periodicity for indexing and metrology. Leveraging programmable matter algorithms to achieve scalability in size and complexity, this system design enables robust collective automated assembly and reconfiguration of large structures with simple robots. We describe the system design and experimental results from a 256–unit cell assembly demonstration and lattice mechanical testing, as well as a demonstration of disassembly and reconfiguration. The assembled structural lattice material exhibits ultralight mass density (0.0103 grams per cubic centimeter) with high strength and stiffness for its weight ( 11.38 kilopascals and 1.1129 megapascals, respectively), a material performance realm appropriate for applications like space structures. With simple robots and structure, high mass-specific structural performance, and competitive throughput, this system demonstrates the potential for self-reconfiguring autonomous metamaterials for diverse applications.

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