Au-delà de la chaîne de montage – Swarm Robotics émerge

Une image générée par ordinateur de l’assemblage aérospatial futuriste avec robotique essaim. Source: Académie des affaires mondiales

L’évolution de la technologie de fabrication a continuellement progressé pour répondre aux demandes croissantes d’efficacité, de durabilité et d’innovation. Alors que les industries s’adaptent pour relever ces défis, un domaine d’exploration est devenu un favori: la robotique Swarm.

Dans le première partie De cette discussion, nous avons examiné l’évolution de la production automatisée dans l’automobile et l’aérospatiale. Comme pour beaucoup de grandes idées, le concept de la robotique essaim fabrication est venu de la nécessité.

En tant que concepteur principal d’un nouvel avion révolutionnaire, le H2Clipper, nous avons acheté des dizaines de brevets de base pour construire un «vert» à 100% plus léger que dirigible Pour la livraison d’hydrogène liquide d’où il a pu être produit au coût le plus bas aux zones ayant le plus besoin d’énergie propre.

Afin de transporter jusqu’à 400 000 lb (18 143,6 kg) d’hydrogène liquide dans une direction et une quantité égale de fret en 20 pieds. (6 m) Conteneurs Dans la direction opposée, le dirigeable doit être de 1 000 pieds (304 m) de long et 200 pieds (60,9 m) de diamètre à son point médian.

Lorsque nous avons terminé la conception de R&D de base de l’avion à l’aide des systèmes informatiques avancés à notre disposition de nos partenaires à Les systèmes 3D de DassaultJ’ai réalisé que ces dirigeables producteurs de masse nécessiteraient une approche complètement nouvelle de la fabrication. Une chaîne de montage traditionnelle aurait besoin d’un hangar de plus de 25 étages et de plusieurs kilomètres de long, ce qui rend la production de l’avion impraticable et peu rentable.

La percée est venue d’une source inattendue: une colonie de fourmis. En les regardant transporter une grande feuille – sans un leader, sans hésitation, et pourtant en parfaite harmonie – elle m’a frappé: c’était la réponse de la nature à la fabrication. Les fourmis ne comptent pas sur les processus linéaires. Ils fonctionnent plutôt comme un essaim décentralisé, s’adaptant dynamiquement à leur environnement.

Et si les robots pouvaient faire de même – coordonnant de manière autonome pour assembler de grandes structures complexes?

Appliquer des principes d’essaims à la construction à grande échelle

Bien sûr, le idée de l’intelligence de l’essaim n’est pas nouveau. Chercheurs intelligence artificiellela robotique et même la stratégie militaire ont exploré comment les systèmes auto-organisés – comme les colonies de fourmis, les écoles de poisson et les troupeaux d’oiseaux – ont résolu des problèmes complexes sans contrôle centralisé.

Le concept a été appliqué aux algorithmes logiciels, drone coordination et même planification logistique. Mais personne n’avait encore tenté d’appliquer ces principes à la construction de structures à grande échelle. C’était la pièce manquante. C’était la perspicacité qui a conduit à la naissance de la robotique Swarm pour avion, vaisseau spatialet la fabrication de dirigeables.

Avec la modeste connaissance de base de l’IA que je possédais, il était immédiatement évident que la programmation robotique avançait au-de déposé le brevet.

Néanmoins, dans le brevet, nous articulons une progression hiérarchique de la programmation requise pour atteindre la pleine capacité Genai, garantissant que notre propriété intellectuelle englobe les trois phases de développement. Comme précédemment décrit«Level 1» se concentre sur la programmation de plusieurs robots ambulatoires et montés sur le sol pour fonctionner à l’unisson.

Ces robots mobiles et stationnaires assembleraient le dirigeable à partir de zéro sans nécessiter de mouvement de la structure jusqu’à ce qu’il soit entièrement construit et prêt à quitter le hangar. Cette étape fondamentale établit coordonné, automatisé assembléedéfinir les bases des opérations plus avancées par l’IA. Nos partenaires à Dassault Systémes ont exprimé leur intérêt à fournir ce niveau de programmation robotique.

Les entreprises poursuivent une robotique adaptative

La programmation «niveau 2» fait référence à la transition de la programmation d’automatisation conventionnelle à la robotique adaptative et dirigée par l’IA, où les robots exécutent non seulement des tâches mais auto-régulent et coordonnent leurs fonctions dynamiquement. À ce stade, le système va au-delà de la répétition pré-programmée et introduit des algorithmes d’apprentissage automatique qui permettent une collaboration en temps réel et une résolution de problèmes autonomes – chacun étant des étapes critiques pour la fabrication décentralisée.

Comme décrit dans le brevetnous ne partons pas de zéro pour atteindre ce niveau. Des entreprises comme Arrival ont déjà démontré le potentiel de la robotique autonome dans la fabrication, le déploiement de robots conscients qui se coordonnent sans chaîne de montage conventionnelle.

TeslaLes gigafactories, bien que impressionnantes, comptent toujours sur un modèle de production linéaire, en utilisant l’automatisation pour optimiser les processus existants plutôt que de les redéfinir. L’arrivée est allée plus loin avec ses microfactories, prouvant que la robotique flexible et autonome peut remplacer les systèmes d’outillage fixe et de convoyeur traditionnels. Cette innovation fournit une base solide pour faire progresser la robotique d’essaims en aérospatiale.

Cependant, la mise à l’échelle de cette approche d’une voiture ou d’une mini-fourgonnette pour tenir compte de la taille et de la complexité de l’assemblage des structures d’avions et aérospatiales introduit un niveau de demandes entièrement nouveau. Contrairement à la fabrication automobile, qui traite des composants modulaires plus petits, la fabrication de grands actifs aérospatiaux nécessite un degré plus élevé de coordination, de précision et d’adaptabilité autonomes.

Comme décrit dans notre brevet, Swarm Robotics au niveau 2 exploite les innovations de l’arrivée tout en les étendant dans un domaine où les empreintes d’usine traditionnelles et les techniques d’automatisation conventionnelles ne sont plus viables.

Note de l’éditeur: Arrivée du développeur de van électrique a déclaré faillite et Vendu ses actifs en mars 2024 à Canoo, dont les actifs, y compris les robots Kuka sera vendu aux enchères Off la semaine prochaine.

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

AI génératif pour permettre les systèmes d’auto-apprentissage

La réalisation de la programmation robotique «de niveau 3» nécessite d’enseigner au logiciel de niveau 2 pour «comprendre» les paramètres de ce que nous lui avons appris à faire et comment. Le système pourrait alors commencer à enseigner lui-même. C’est le point où l’on traverse le niveau 3 ou l’IA générative.

Nous pensons que Genai pourrait éliminer les lignes d’assemblage. Les humains, avec notre capacité de traitement limitée, ne seront pas en mesure de définir la myriade de relations qui doivent exister de deuxième à deuxième si nous avons l’intention que les robots agissent d’un seul esprit comme le font les fourmis.

La création de machines «intelligentes» est une entreprise si complexe que nous devons créer l’équivalent de programmation de millions et millions de synapses tirant simultanément chaque microseconde avec une variété et une vitesse qu’aucun humain ne pouvait programmer. Genai peut et le fera – et il ne s’arrêtera pas avec la fabrication d’avions.

L’approche de fabrication robotique que nous avons décrite dans le brevet pourrait finalement être utilisée pour un éventail sans fin de grande structure Fabrication et éventuellement pour des échelles plus petites également. Personne Alive n’a encore vu l’usine de l’avenir, mais elle arrive alors que le pouvoir du Genai se déchaîne à travers les processus que nous avons divulgués.

Un diagramme d’un assemblage de robot essaim pour un dirigible à partir d’un brevet récent. (Cliquez ici pour agrandir.) Source: World Business Academy

Swarm Robotics pour façonner l’avenir de l’assemblage aéronautique

Comme indiqué ci-dessus, il existe de nombreuses publicités, environnementet sécurité Avantages pour la fabrication d’avions avec robotique essaim. Au-delà de ces avantages de fabrication et financiers à court terme, il existe d’autres avantages, tels que la conception avancée.

Il est difficile d’imaginer que la robotique Swarm n’influencera pas les conceptions futures pour les avions, les drones autonomes, les véhicules militaires, les véhicules de tourisme à courte portée électriques tels que les taxis de ciel et le vaisseau spatial. L’histoire montre que les nouvelles techniques de production cèdent la place à de nouveaux systèmes humains.

Cela est vrai de l’âge du bronze, lorsque les humains ont appris à combiner différents métaux pour créer de nouvelles armes et outils agricoles, à l’invention des processus de fabrication pour toutes les merveilles technologiques modernes à l’ère du silicium.

Savoir que nous pouvons construire et servir des avions à l’aide de la robotique Swarm pourrait inaugurer une époque de navires plus légers que les navires révolutionnants des transports de passagers et de fret pour les générations à venir. La technologie pourrait également fournir un moyen plus rapide et beaucoup plus économique de construire d’autres avions et des actifs aérospatiaux.

Nous avons déjà été témoins SpaceXUne réduction significative du coût pour lancer une livre de cargaison dans l’espace. On ne peut qu’imaginer comment même ces coûts vont encore chuter car la robotique Swarm crée des moyens de produire économiquement de nouvelles générations de vaisseaux spatiaux.

Les méthodes de fabrication plus rapides, moins coûteuses, plus sûres et plus fiables font progresser la civilisation humaine d’une multitude de façons. Plus l’avance technologique est grande, plus les avantages sont rapides et répandus. La Bible imprimée de Gutenberg n’était pas la seule fois où une nouvelle technique de production a modifié le cours de l’histoire, mais c’est un excellent exemple à garder à l’esprit lors de la contemplation du potentiel de la robotique essaim.

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

Swarm Robotics pour suivre un cycle d’adoption de la courbe S

La chaîne de montage a été l’une des innovations les plus consécutives de l’histoire. Il a duré plus d’un siècle, mais comme toutes les grandes technologies, son temps est passé. Tout comme les chevaux peuvent encore tirer des wagons mais ne conduisent plus le commerce, l’approche de production de la chaîne de montage peut persister sous une forme. L’avenir de la fabrication aérospatiale appartient à Swarm Robotics.

L’aérospatiale sera la première industrie à exploiter la robotique de l’essaim car elle est plus rapide, moins coûteuse, plus sûre et offre une plus grande précision que des lignes de montage plus rigides. Les fabricants de nombreux autres objets complexes ou physiquement grands pourraient bientôt suivre.

Le cycle d’adoption des nouvelles technologies devient plus court et plus robuste chaque année. En tant que technologie perturbatrice, Swarm Robotics suivra un cycle d’adoption «S-Curve» parallèlement à ceux de l’automobile, des télécopies, des ordinateurs personnels, des téléphones portables et du chat. Si quoi que ce soit, une fois qu’il commence, ce cycle pourrait être encore plus rapide. Contrairement aux produits de consommation qui doivent changer le comportement des consommateurs, les entreprises saisiront rapidement cette nouvelle frontière pour réduire les coûts et améliorer la qualité, et se déplacer rapidement pour occuper l’espace.

Sans aucun doute, le risque est le plus important pour les fabricants d’avions qui s’en tiennent aux méthodes de production nées au début des années 1900. Chaque entreprise devrait demander: «Que peut faire la robotique pour créer un avantage de premier moteur, ou nous laissera-t-il dans la poussière de la prochaine révolution industrielle alors que nos concurrents s’adaptent et changent?»

Quo vadis?

À propos de l’auteur

Rinaldo S. Brutocoprésident et chef de la direction de la Académie des affaires mondialesest un entrepreneur, un cadre, un auteur, un hôte de radio et un futuriste. Il a publié de nombreux articles et livres qui répondent au rôle et à la responsabilité des affaires en relation avec les préoccupations morales, environnementales et sociales critiques de la journée.

Brutoco est un conférencier d’honneur régulier lors de conférences et un conférencier invité dans des écoles de commerce telles que École de commerce de Stanfordle Columbia Graduate School of Businessle École de commerce diplômée de Kellogg à la Northwestern Universityet le School of Business of Business de Keenan-Flagler à l’Université de Caroline du Nord. Depuis plus de 35 ans, il a été largement reconnu comme un visionnaire et un agent de changement pratique.