Computational Fabrication and Assembly for In Situ Manufacturing

要約

今日の製造は、産業施設全体に分散された異種の大型機械に依存しています。
これらは、分野の専門家によって操作され、多数の部品から一連のステップで成果物を構築および組み立てられます。
この伝統的な集中型大量生産パラダイムは、多額の資本コストと変化するニーズに対する柔軟性のなさ、経済的および政治的安定に左右される複雑なグローバルサプライチェーン、今日の技術的および個人的ニーズを満たさない均一な製品の無駄と過剰製造を特徴としています。
多様な個人とユースケース。
今日、これらの課題は、宇宙環境などの必要な場面で特に深刻になっています。
宇宙環境は遠く離れており予測不可能であり、その場で製造できる能力は、新たな課題が発生したときに対処するユニークな機会を提供します。
しかし、宇宙で直面する課題は地球にも反映されることがよくあります。
病院、災害地域、リソースが少ない環境、研究所では、必要なときにカスタマイズされた加工品を製造できるため、予期せぬ事態に迅速に対応する能力が大幅に向上します。
この論文では、共同開発されたハードウェアとソフトウェアを備えたデジタル ファブリケーション プラットフォームを紹介します。このプラットフォームは、ロボット工学や人間とコンピューターの対話によるツールを利用して、必要なときにカスタマイズされたアーティファクトの製造を自動化します。
論文では、製造機械、モジュール式アセンブリ、プログラム可能な材料にわたる 3 つの研究テーマに焦点を当てており、機能ロボットを製造するためのデジタル製造プラットフォーム、微小重力環境で展開される宇宙内アセンブリ用のモジュール式ロボット プラットフォーム、および磁性材料を選択的にプログラムする方法が取り上げられます。
組み立てる。

要約(オリジナル)

Fabrication today relies on disparate, large machines spread across industrial facilities. These are operated by domain experts to construct and assemble artefacts in sequential steps from large numbers of parts. This traditional, centralized mass manufacturing paradigm is characterized by large capital costs and inflexibility to changing needs, complex global supply chains hinged on economic and political stability, and waste and over-manufacturing of uniform artefacts that fail to meet the technical and personal needs of today’s diverse individuals and use cases. Today, these challenges are particularly severe at points of need, such as the space environment. The space environment is remote and unpredictable, and the ability to manufacture in situ offers unique opportunities to address new challenges as they arise. However, the challenges faced in space are often mirrored on Earth. In hospitals, disaster zones, low resource environments and laboratories, the ability to manufacture customized artefacts at points of need can significantly enhance our ability to respond rapidly to unforeseen events. In this thesis, I introduce digital fabrication platforms with co-developed hardware and software that draw on tools from robotics and human-computer interaction to automate manufacturing of customized artefacts at the point of need. Highlighting three research themes across fabrication machines, modular assembly, and programmable materials, the thesis will cover a digital fabrication platform for producing functional robots, a modular robotic platform for in-space assembly deployed in microgravity, and a method for programming magnetic material to selectively assemble.

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