Além da linha de montagem – surgem robótica de enxame

A evolução da tecnologia de fabricação progrediu continuamente para atender às crescentes demandas por eficiência, sustentabilidade e inovação. À medida que as indústrias se adaptam para enfrentar esses desafios, uma área de exploração emergiu como pioneiro: robótica de enxames.

Na primeira parte desta discussão, analisamos a evolução da produção automatizada em automotivo e aeroespacial. Como em muitas ótimas idéias, o conceito de robótica enxame para uma fabricação grande e complexa veio da necessidade.

Como o designer principal de uma nova aeronave revolucionária, o H2Clipper, adquirimos dezenas de patentes básicas para a construção de um 100% “verde” Dirigível mais claro do que o ar Para fornecer hidrogênio líquido de onde foi capaz de ser produzido com o menor custo para áreas com a maior necessidade de energia limpa.

Para transportar até 400.000 lb.143,6 kg) de hidrogênio líquido em uma direção e uma quantidade igual de frete em 20 pés. (6-m) Recipientes na direção oposta, o dirigível precisa ter 304 m de comprimento e 40,9 m de diâmetro em seu ponto médio.

Quando concluímos o design básico de P&D para a aeronave usando os sistemas avançados de computador disponíveis para nós de nossos parceiros em Systémes 3D de DassaultPercebi que a produção em massa desses aeronaves exigiria uma abordagem completamente nova para a fabricação. Uma linha de montagem tradicional precisaria de um hangar com mais de 25 andares de altura e vários quilômetros de comprimento, tornando a produção da aeronave impraticável e não econômica.

O avanço veio de uma fonte inesperada: uma colônia de formigas. Enquanto os observava transportar uma folha grande – sem um líder, sem hesitar e, no entanto, em perfeita harmonia – me impressionou: essa foi a resposta da natureza à fabricação. As formigas não dependem de processos lineares. Em vez disso, eles operam como um enxame descentralizado, adaptando -se dinamicamente ao seu ambiente.

E se os robôs pudessem fazer o mesmo – coordenando autonomamente para montar estruturas grandes e complexas?

Aplicando princípios de enxames à construção em larga escala

Obviamente, a idéia de inteligência de enxame não é nova. Pesquisadores de inteligência artificial, robótica e até estratégia militar exploraram como os sistemas auto-organizados-como colônias de formigas, escolas de peixes e bandos de pássaros-resolvem problemas complexos sem controle centralizado.

O conceito foi aplicado a algoritmos de software, coordenação de drones e até planejamento de logística. Mas ninguém ainda havia tentado aplicar esses princípios à construção de estruturas em larga escala. Essa era a peça que faltava. Essa foi a visão que levou ao nascimento da robótica enxame de aeronaves, naves espaciais e fabricação de dirigíveis.

Com o modesto conhecimento de IA que eu possuía, ficou imediatamente óbvio que a programação robótica estava avançando além da IA convencional para algo que agora chamamos de IA geradora – embora esse termo não tenha sido formalmente introduzido até depois de arquivar a patente.

No entanto, na patente, articulamos uma progressão hierárquica da programação necessária para alcançar a capacidade genai completa, garantindo que nossa propriedade intelectual englobe todas as três fases de desenvolvimento. Como descrito anteriormente, o “Nível 1” se concentra na programação de vários robôs ambulatoriais e montados no piso para operar em uníssono.

Esses robôs móveis e estacionários montariam o dirigível desde o início sem exigir qualquer movimento da estrutura até que esteja totalmente construído e pronto para sair do hangar. Este estágio fundamental estabelece uma montagem automatizada coordenada, estabelecendo as bases para operações mais avançadas de IA. Nossos parceiros da Dassault Systémes manifestaram interesse em fornecer esse nível de programação robótica.

As empresas buscam robótica adaptativa

A programação “Nível 2” refere-se à transição da programação de automação convencional para robótica adaptativa e orientada pela IA, onde os robôs não apenas executam tarefas, mas também auto-regulam e coordenam suas funções dinamicamente. Nesse estágio, o sistema vai além da repetição pré-programada e apresenta algoritmos de aprendizado de máquina que permitem a colaboração em tempo real e a solução de problemas autônomos-cada uma das etapas críticas para a fabricação descentralizada.

Como descrito na patentenão estamos começando do zero para atingir esse nível. Empresas como a chegada já demonstraram o potencial da robótica autônoma na fabricação, implantando robôs autoconscientes que coordenam sem uma linha de montagem convencional.

Os gigafacorórios da Tesla, embora impressionantes, ainda dependem de um modelo de produção linear – utilizando automação para otimizar os processos existentes em vez de redefini -los. A chegada deu um passo adiante com seus microfactos, provando que a robótica flexível e autônoma pode substituir os sistemas de ferramentas e transportadores fixo tradicionais. Essa inovação fornece uma base forte para avançar a robótica enxame no aeroespacial.

No entanto, dimensionar essa abordagem de um carro ou minivan para explicar o tamanho e a complexidade da montagem de aeronaves e estruturas aeroespaciais, introduz um nível totalmente novo de demandas. Ao contrário da fabricação automotiva, que lida com componentes modulares menores, a fabricação de grandes ativos aeroespaciais requer um maior grau de coordenação, precisão e adaptabilidade autônomas.

Conforme descrito em nossa patente, a robótica enxame no Nível 2 aproveita as inovações da chegada, enquanto as estende a um domínio onde as pegadas tradicionais de fábrica e as técnicas de automação convencionais não são mais viáveis.

Nota do editor: Chegada de desenvolvedor de van elétrica declarou falência e vendeu seus ativos Em março de 2024, para o CANOO, cujos ativos, incluindo Kuka Robots será leiloado fora da próxima semana.

https://www.youtube.com/watch?v=jnlxhg2t6gs

IA generativa para ativar sistemas de auto-aprendizagem

A obtenção de programação robótica “Nível 3” requer ensinar o software de nível 2 a “entender” os parâmetros do que ensinamos a fazer e como. O sistema poderia começar a se ensinar. Esse é o ponto em que se atravessa até o nível 3 ou a IA generativa.

Acreditamos que Genai poderia eliminar as linhas de montagem. Os seres humanos, com nossa capacidade limitada de processamento, não serão capazes de definir a inúmeros relacionamentos que precisam existir do segundo ao segundo, se pretendermos que os robôs agissem com uma mente como as formigas.

Criar máquinas “inteligentes” é um empreendimento tão complexo que precisamos criar a programação equivalente a milhões e milhões de sinapses disparando simultaneamente todos os microssegundos com uma variedade e velocidade que nenhum ser humano poderia programar. Genai pode e irá – e não parará com a fabricação de aeronaves.

A abordagem de fabricação robótica que descrevemos na patente poderia ser utilizada para uma variedade interminável de fabricação de grandes estruturas e, eventualmente, para escalas menores também. Ninguém vivo ainda viu a fábrica do futuro, mas está chegando, pois o poder de Genai é desencadeado pelos processos que divulgamos.

Um diagrama de uma assembléia de robôs enxames para uma direção de uma patente recente. (Clique aqui para ampliar.) Fonte: World Business Academy

Robótica de enxame para moldar o futuro da montagem aeronáutica

Como observado acima, existem inúmeras vantagens comerciais, ambientais e de segurança para fabricar aeronaves com robótica enxame. Além das vantagens de fabricação e de fabricação de curto prazo, existem outros benefícios, como o design avançado.

É difícil imaginar que a robótica enxame não influenciará projetos futuros para aeronaves, drones autônomos, veículos militares, veículos de passageiros elétricos de curto alcance, como táxis do céu e espaçonave. A história mostra que novas técnicas de produção dão lugar a novos sistemas humanos.

Isso é verdade na Idade do Bronze, quando os humanos aprenderam a combinar diferentes metais para criar novas armas e ferramentas agrícolas, com a invenção de processos de fabricação para todas as maravilhas tecnológicas modernas na era do silício.

Saber que podemos construir e atender a aeronaves usando robótica enxame poderia inaugurar uma era de embarcações mais leves do que o ar, revolucionando o transporte de passageiros e mercadorias para as próximas gerações. A tecnologia também pode fornecer uma maneira mais rápida e significativamente mais econômica de construir outras aeronaves e ativos aeroespaciais.

Já testemunhamos a redução significativa da SpaceX no custo de lançar uma libra de carga no espaço. Só se pode imaginar como até esses custos despencarão ainda mais à medida que a robótica enxame cria maneiras de produzir economicamente novas gerações de naves espaciais.

Métodos de fabricação mais rápidos, mais baratos, mais seguros e mais confiáveis promovem a civilização humana de uma infinidade de maneiras. Quanto maior o avanço tecnológico, mais rápidos e generalizados os benefícios. A Bíblia impressa de Gutenberg não foi a única vez que uma nova técnica de produção alterou o curso da história, mas é um ótimo exemplo a ter em mente ao contemplar o potencial da robótica enxame.

https://www.youtube.com/watch?v=qlqphjftxf8

Robótica de enxame para seguir um ciclo de adoção da curva S

A linha de montagem foi uma das inovações mais conseqüentes da história. Durou mais de um século, mas, como todas as ótimas tecnologias, seu tempo passou. Assim como os cavalos ainda podem puxar vagões, mas não impulsionam mais o comércio, a abordagem de produção da linha de montagem pode persistir de alguma forma. O futuro da fabricação aeroespacial pertence à robótica de enxames.

Aeroespacial será a primeira indústria a aproveitar a robótica enxame, porque é mais rápida, menos cara, mais segura e fornece maior precisão do que as linhas de montagem mais rígidas. Os fabricantes de muitos outros objetos complexos ou fisicamente grandes poderiam seguir em breve.

O ciclo de adoção para novas tecnologias está ficando mais curto e mais robusto a cada ano. Como uma tecnologia disruptiva, a robótica enxame seguirá um ciclo de adoção de “curva S” paralelamente aos de automóveis, máquinas de fax, computadores pessoais, celulares e chatgpt. Se alguma coisa, uma vez que começa, esse ciclo pode ser ainda mais rápido. Ao contrário dos produtos de consumo que devem mudar o comportamento do consumidor, as empresas rapidamente entenderão essa nova fronteira para reduzir o custo e melhorar a qualidade e se mover rapidamente para ocupar o espaço.

Sem dúvida, o risco é maior para os fabricantes de aeronaves que se mantêm com os métodos de produção nascidos no início dos anos 1900. Toda empresa deve perguntar: “O que a robótica de enxames pode fazer para criar vantagem de primeiro lugar para nós, ou isso nos deixará no pó da próxima revolução industrial à medida que nossos concorrentes se adaptam e mudam?”

Quo vadis?

Sobre o autor

Rinaldo S. BrutocoPresidente fundador e CEO do World Business Academyé um empresário, executivo, autor, apresentador de rádio e futurista. Ele publicou inúmeros artigos e livros que abordam o papel e a responsabilidade dos negócios em relação às preocupações morais, ambientais e sociais críticas da época.

Brutoco é um palestrante regular em conferências e professor convidado em escolas de negócios, como Escola de Negócios de Stanfordo Escola de Pós -Graduação de Columbiao Kellogg Graduate Business School na Northwestern Universitye o Escola de Negócios de Graduação de Keenan-Flagler na Universidade da Carolina do Norte. Por mais de 35 anos, ele tem sido amplamente reconhecido como um agente visionário e de mudança prático.