Fremtidens byer kunne bygges af robotter, der efterligner naturen

Droner og robotter kunne bygge og reparere fremtidige byer, men kun hvis de kan arbejde sammen – ved at kopiere naturens taktik.

En ny anmeldelse, offentliggjort i dag i Videnskab robotik og medforfatter af den kejserlige forsker Dr. Mirko Kovac, der leder Aerial Robotics Laboratory i Department of Aeronautics, ser på state-of-the-art inden for robotkonstruktion, og hvor vi skal videre for at gøre et robotbygget miljø til virkelighed.

Det kommer, da UKRI har annonceret £18 mio. i finansiering til at støtte digital transformation af byggebranchen, hvoraf Dr. Kovac er en samarbejdende efterforsker på et projekt med UCL, hvor hans gruppe vil udforske robotplatformløsninger til kollektiv robotkonstruktion.

Verden bliver mere og mere urban, og forskerne siger, at robotter kunne være de perfekte værktøjer til at hjælpe med at bygge og vedligeholde nye byer. Brug af robotter bør reducere menneskelig risiko, gør det muligt at udføre opgaver hurtigere, og tillade overvågning sideløbende med konstruktion – robotterne kunne indsamle data om alt, hvad de laver, hjælpe med at forbedre deres praksis.

Dr. Kovac sagde:"Fremtidens byer kunne bygges og vedligeholdes af grupper af landbaserede og flyvende robotter, der arbejder sammen om at bygge, vurdere, og reparere det urbane økosystem af bygninger og infrastruktur.

"Naturen giver rigeligt bevis på, at sådan kollektiv konstruktion er mulig, og ved at anvende nogle af disse ideer til, hvordan droner er konstrueret, drevet og lavet til at samarbejde, vi kunne gøre denne drøm til virkelighed."

At lære af naturens bygherrer

Holdet så på eksempler fra naturen, hvor grupper af organismer bruger forskellige taktikker til at arbejde sammen i byggeriet. Mange dyr i grupper tager signaler fra og udnytter deres miljø, når de bygger eller reparerer deres hjem.

For eksempel, hvis bævere hører brusende vand, de vil anvende byggemateriale i det område af dæmningen, indtil lyden aftager. Termitter, som lever i store 'superorganisme' kolonier, stole på feromoner udskilt under aflejring af materialer for at koordinere konstruktionen. Mange fugle bygger rede som små kolonier, organisering af indsamling og distribution af redematerialer.

At analysere disse koordineringsmetoder kan hjælpe forskere med at designe algoritmer for, hvordan grupper af robotter og droner selvstændigt kan arbejde sammen under byggeriet. Men teamet hos Imperial udvikler også droner, der er baseret på naturen på en anden måde:gennem deres design og de materialer, de er lavet af.

Teamet hos Imperial skaber også individuelle 'bløde luftrobotter' – droner lavet af smarte materialer og strukturer, der kan interagere dynamisk med deres omgivelser. Disse inkluderer en drone, der kan dykke og springe som en sule, og en edderkop-inspireret drone, der kan skabe spind af trækmateriale og endda suspendere sig fra dem – som i videoen øverst på siden.

Går op i byggeriet

Før de arbejder sammen om byggeriet, droner bliver sat i gang med at reparere eksisterende bygninger og infrastruktur, såsom at lappe rørledningslækager.

Dette afgørende skridt vil give forskere mulighed for at skabe droner, der reagerer på en bygnings behov, mens de arbejder sammen med dens menneskelige indbyggere. I et nyt partnerskab kaldet NEST Aerial Robotics Hub, et samarbejde mellem forskere ved Imperial og de schweiziske føderale laboratorier for materialevidenskab og teknologi (Empa), droner vil patruljere en bygning for at identificere og løse mindre problemer sammen med menneskelige indbyggere.

Holdet påpeger også, at disse fremskridt ville gavne andre områder, hvor menneskelig indgriben er vanskelig eller for langsom, for eksempel ved at bygge nødherberger efter naturkatastrofer, som ville blive 3-D printet fra flyvende droner.