Drones en robots kunnen toekomstige steden bouwen en repareren, maar alleen als ze kunnen samenwerken - door de tactieken van de natuur te kopiëren.

Een nieuwe recensie, vandaag gepubliceerd in Wetenschap Robotica en co-auteur van Imperial onderzoeker Dr. Mirko Kovac, die leiding geeft aan het Aerial Robotics Laboratory van het Department of Aeronautics, kijkt naar de state-of-the-art in robotconstructie en waar we heen moeten om een ​​door robots gebouwde omgeving te realiseren.

Het komt op het moment dat de UKRI £ 18 miljoen aan financiering heeft aangekondigd om de digitale transformatie van de bouwsector te ondersteunen, waarvan Dr. Kovac een meewerkende onderzoeker is bij een project met UCL waar zijn groep robotplatformoplossingen voor collectieve robotconstructie zal onderzoeken.

De wereld wordt steeds stedelijker, en de onderzoekers zeggen dat robots de perfecte hulpmiddelen kunnen zijn om nieuwe steden te bouwen en te onderhouden. Het gebruik van robots zou het menselijk risico moeten verminderen, taken sneller af te ronden, en monitoring naast de bouw mogelijk maken - de robots kunnen gegevens verzamelen over alles wat ze doen, helpen hun praktijken te verbeteren.

Dr. Kovac zei:"De steden van de toekomst zouden kunnen worden gebouwd en onderhouden door groepen land- en vliegende robots die samenwerken om te bouwen, schatten, en herstel het stedelijke ecosysteem van gebouwen en infrastructuur.

"De natuur levert ruimschoots het bewijs dat zo'n collectieve constructie mogelijk is, en door enkele van deze ideeën toe te passen op hoe drones worden gebouwd, geëxploiteerd en gemaakt om samen te werken, we zouden deze droom werkelijkheid kunnen maken."

Leren van de bouwers van de natuur

Het team keek naar voorbeelden uit de natuur waar groepen organismen verschillende tactieken gebruiken om samen te werken in de bouw. Veel dieren in groepen nemen signalen van hun omgeving over en maken gebruik van hun omgeving bij het bouwen of repareren van hun huizen.

Bijvoorbeeld, als bevers stromend water horen, ze zullen bouwmateriaal in dat deel van de dam aanbrengen totdat het geluid afneemt. termieten, die in grote kolonies van 'superorganisme' leven, vertrouwen op feromonen die worden uitgescheiden tijdens de afzetting van materialen om de constructie te coördineren. Veel vogels bouwen nesten als kleine kolonies, het organiseren van de inzameling en verspreiding van nestmateriaal.

Het analyseren van deze coördinatiemethoden kan onderzoekers helpen bij het ontwerpen van algoritmen voor hoe groepen robots en drones autonoom kunnen samenwerken tijdens de bouw. Maar het team van Imperial ontwikkelt ook drones die op een andere manier gebaseerd zijn op de natuur:door hun ontwerp en de materialen waarvan ze zijn gemaakt.

Het team van Imperial maakt ook individuele 'zachte luchtrobots':drones gemaakt van slimme materialen en structuren die dynamisch kunnen interageren met hun omgeving. Deze omvatten een drone die kan duiken en springen als een jan-van-gent en een op spinnen geïnspireerde drone die webben van trekmateriaal kan maken en zich er zelfs aan kan ophangen - zoals in de video bovenaan de pagina.

Op naar de bouw

Voordat ze samen aan de bouw gaan werken, drones worden aan het werk gezet om bestaande gebouwen en infrastructuur te repareren, zoals het dichten van pijpleidinglekken.

Met deze cruciale stap kunnen onderzoekers drones maken die inspelen op de behoeften van een gebouw terwijl ze samenwerken met de menselijke bewoners. In een nieuwe samenwerking genaamd de NEST Aerial Robotics Hub, een samenwerking tussen onderzoekers van Imperial en de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap en -technologie (Empa), drones patrouilleren in een gebouw om samen met menselijke bewoners kleine problemen te identificeren en op te lossen.

Het team wijst er ook op dat deze vooruitgang andere gebieden ten goede zou komen waar menselijk ingrijpen lastig of te traag is, bijvoorbeeld bij het bouwen van noodopvangplaatsen na natuurrampen, die 3D zou worden geprint vanuit vliegende drones.