工学：複数の自律型ロボットを用いた空中積層造形
Nature 609, 7928 doi: 10.1038/s41586-022-04988-4
固定ロボットや移動ロボットを用いた積層造形法が、オンサイト建設とオフサイトプレハブ製造のいずれについても、開発されている。今回我々は、空中積層造形（Aerial-AM）と呼ばれる積層造形法を提示する。Aerial-AMは、集団的な建築方法を用いるカリバチなどの自然界の建築家に着想を得た飛行ロボットのチームを利用している。我々は、スケーラブルなマルチロボット三次元（3D）印刷と、全建設ミッションを通してロボットのタスクと集団サイズを印刷形状の変動に適応できるようにする経路計画フレームワークを提示する。このマルチロボット造形フレームワークによって、人間の監督下での自律的三次元印刷、印刷した形状物の実時間評価、ロボットの行動適応が可能になった。我々は、このフレームワークに基づく自律Aerial-AMを検証するために、飛行中に材料を堆積させるBuilDroneと、印刷の質を測定するScanDroneを開発し、一般的な実時間のモデル予測制御方式とAerial-AMロボットを統合した。加えて、我々は、動的に自己整合するデルタマニピュレーターとBuilDroneを統合して、精密な軌跡が要求される印刷形状物について、さらに製作精度を5 mmまで向上させるとともに、連続的な材料堆積に適した4種のセメント–ポリマーコンポジット混合物を開発した。我々は、72層の高速硬化断熱発泡材料からなる高さ2.05 mの円筒や、28層の擬塑性セメント質構造材料からなる高さ0.18 mの円筒などの概念実証印刷、ドーム様形状の光跡仮想印刷、マルチロボットシミュレーションを実証した。Aerial-AMによって、飛行中の製造が可能になるとともに、固定されていない場所、高所、近づきにくい場所における将来の建築の可能性がもたらされる。
