diff --git a/.gitignore b/.gitignore index 2f54f7a..a70ddb1 100644 --- a/.gitignore +++ b/.gitignore @@ -19,3 +19,4 @@ npm-debug.log* yarn-debug.log* yarn-error.log* +.vscode diff --git a/blog/2022-04-22-1st-year-summary.md b/blog/2022-04-22-1st-year-summary.md new file mode 100644 index 0000000..56fcef4 --- /dev/null +++ b/blog/2022-04-22-1st-year-summary.md @@ -0,0 +1,118 @@ +--- +slug: robossembler-1st-year-summary +title: Итоги первого года +author: Игорь Брылёв +author_title: Team Lead @ Robossembler +author_url: https://gitlab.com/movefasta +author_image_url: https://gitlab.com/uploads/-/system/user/avatar/4249760/avatar.png +tags: [robossembler, milestone, summary] +--- + +[Видео-версия](https://www.youtube.com/watch?v=AFROcGW73j0) + +Итак, миновал год с момента начала проекта и наступает время отметить данное событие подведением итогов. + +В самом начале мы ставили главной задачей проектирование полностью автоматической и частично самовоспроизводящейся линии для роботов манипуляторов. Исследовав все существующие открытые конструкции роботов-манипуляторов, мы пришли к выводу, что все они не годятся для автоматической сборки. В них присутствовало, как правило, большое количество проводных соединений, которые обладают сложным недетерминированным поведением, сложно проектируются и симулируются, а также разнообразный крепеж очень широкой номенклатуры, использование которого при помощи автоматизированных средств затруднительно (знаменитая задача peg in the hole, для эффективного решения которой бьются учёные-робототехники многие годы). А значит они не подходят для частичного самовоспроизводства. Мы поняли, что придётся разработать собственные аппаратные решения, адаптированные для автоматической сборки и сосредоточились на этом. + +## Аппаратное обеспечение + +Мы проработали два заметно отличающихся друг от друга технических решения, каждое из которых по-своему решало поставленную задачу. + +Первое решение базировалось на идее изготавливать роботов-манипуляторов с помощью технологии литья под давлением. Для данного концепта были разработаны соответствующая модульная конструкция звеньев, прессформа, с помощью которой звенья будут последовательно отливаться, и приспособление для подачи компаунда, так как по нашей идее литьё под давлением осуществлялось тем же самым манипулятором. + +![](img/molded-link.png) + +Решение очень эффективно с точки зрения удобства сборки - мы полностью отказываемся от крепежа и каких-либо механических соединений. Нужно всего-лишь правильно позиционировать моторы в пресс-форме и обеспечить процесс литья. Однако, такая технология потребовала от нас более глубоких исследований свойств полимеров, ведь для разных звеньев требовались разные прочностные характеристики, а значит и разный состав смеси. А ещё идея имела высокую степень неопределённости конечного результата, связанную с герметичностью соединений, с обслуживанием литьевых машин и приспособлений. Мы поняли, что в ближайшее время такую систему прототипировать будет сложно и это побудило нас рассматривать другие технологические решения. + +Также на базе этой версии манипулятора также была проработана концепция масштабируемых шестигранных рабочих мест, к каждому из которых (а всего у такого рабочего стола шесть слотов для подключения), можно подключать другое рабочее место, нового робота-манипулятора или транспортный модуль, превращающий данное рабочее место в передвижную платформу. + +![](img/workspaces.jpg) + +Комбинируя рабочие столы, манипуляторы и оснастку, можно перестраивать конфигурацию производственной линии под каждую конкретную задачу, делая производство гибким и устойчивым к изменению спроса. + +Следующим шагом в развитии стала проработка такого робота-манипулятора, который можно было бы напечатать на трёх-мерном принтере с использованием серийно производимых и доступных к покупке в настоящее время компонентов. + +![](img/roboarm-diy.jpg) + +В нём также, как и в первом, отсутствует какой-либо специальный крепёж - винты, заклёпки, гайки. Сами конструктивные элементы манипулятора выполняют роль крепежа и разработаны таким образом, чтобы обеспечить сборку без использования ручного труда. Практически все они, кроме печатных плат, катушек и электронных компонентов, могут быть изготовлены методом трёх-мерной печати, что с одной стороны делает возможным самостоятельное изготовление манипулятора в обычной среднестатистической мастерской, а с другой стороны оставляет возможность массового серийного автоматического производства, ведь для этого почти всё предусмотрено. + +![](img/roboarm-inside.png) + +Сначала мы запроектировали манипулятор с китайскими моторами для стабилизации камер для фото и видео-съёмки, но потом поняли, что с ними автоматическая сборка будет затруднительна - ведь такой мотор сложно захватить и правильно позиционировать. В общем, пришлось разработать собственный электродвигатель, который роботу будет удобно собирать, хватать и встраивать в манипулятор, а также электрическую схему и плату для его управления. В итоге получился почти полный комплект конструкторской документации для робота-манипулятора, по которому можно изготовить прототип и отлаживать встроенное программное обеспечение. + +Как и в случае с первым вариантом манипулятора, была проработана и соответствующая оснастка, необходимая для создания и масштабирования роботизированных ячеек. На этот раз мы попытались обеспечить возможность более гибкого монтажа манипуляторов. Теперь, благодаря специальным модулям стало возможным установить манипулятор почти в любом месте (сбоку, сверху) и использовать объём всего доступного пространства, что весьма полезно в случаях, когда мы не располагаем просторными площадями и вынуждены расти, что называется, вверх. Модули, подобно кубикам в конструкторе LEGO позволяют создавать разные конфигурации роботизированных ячеек, обеспечивают жёсткость конструкции и электрическую связность компонентов. Сами пластины или основания манипулятора предполагают несколько исполнений - для монтажа манипулятора или приспособления, для установки туда вычислительного узла или просто в качестве поверхности рабочего стола. + +![](img/roboarm-works.png) + +Параллельно велась работа по разработке оснастки - разнообразным приспособлениям для выполнения специфических технологических задач - механического захвата, сварки, пайки, печати пластиком, подачи компаунда, сканирования. Самое жизненно-важное для решения задачи приспособление для захвата было проработано лучше всего; оно претерпело ряд существенных изменений и сейчас почти готово к изготовлению прототипа. + +![](img/grip-tool-02.jpg) + +В механическом захвате используется тот же самый мотор и плата управления, что и в самом манипуляторе. Остальные приспособления проработаны на уровне эскизов и будут дорабатываться по мере появления прикладных задач. + +## Программное обеспечение + +Программное обеспечение долго отставало от аппаратного по причине отсутствия разработчиков. Но мы не простаивали зря и пытались как можно глубже изучить актуальные научные исследования по проблемам, связанным с автоматизированной сборкой промышленных изделий, какие уже существуют проекты с открытым кодом, реализующие в какой-то степени данный функционал, а также пытались моделировать поведение самовоспроизводящихся систем на самом высоком уровне. + +Научные исследования: +- Автоматическое планирование последовательности сборки +- Методы машинного обучения в промышленной робототехнике +- Применение блокчейн-технологий в управлении кибер-физическими системами +- Совмещённое планирование движений и задач + +Все исследования были тщательно отобраны и размещены на портале документации. Некоторые исследования были переведены полностью, по некоторым были составлены краткие описания. + +Со временем программисты нашлись и мы взялись за интеграцию тех программных компонентов, которые были найдены нами в ходе исследований. Самые основные из которых - это планировщик движений MoveIt, планировщик операций PlanSys и симулятор Gazebo. + +Также, при разработке архитектуры, мы перенимали лучший мировой опыт в области роботизированной сборки, в чём нам очень сильно помог конкурс на Всемирном саммите по робототехнике, который проходит в Японии с 2017 года. Это такой конкурс, где команды из разных университетов и компаний мира выполняют задание по автоматической сборке роботами специально подготовленного стенда и соревнуются в скорости, точности и безопасности. Так вот - по имеющимся в публичном доступе материалам конкурса мы сделали подробный обзор работ двух команд и попытались учесть извлечённые ими уроки при проектировании архитектуры программного обеспечения. Некоторые выводы подтвердили правильность избранных нами решений. Например, выводы исследователей из университета Сан-Хосе подтвердили правильность выбора второй версии ROS, которая лучше подходит для использования в системах жёсткого реального времени, а ROS первой версии показал себя не очень хорошо в соревнованиях; а опыт команды O2AC подтвердил правильность нашего подхода сборочно-ориентированного дизайна - когда конструктор изначально проектирует изделие с учётом удобства захвата и сборки, а не с учётом своих представлений об эстетике и эргономике, что, в общем-то говоря, не очень актуально для автономных систем. + +Есть и ряд наших оригинальных решений. Например, мы архитектурно предусмотрели возможности управления уровнями восприятия среды, ведь, помимо реальности, для робота есть и виртуальность, где он также, пользуясь возможностями физического движка может отлаживаться управляющая программа. Так вот мы разделили фазы восприятия на три условных уровня: +* когда робот знает всё о состоянии мира - положение всех объектов в симуляции +* когда робот знает о состоянии мира неполную информацию - получает информацию от только виртуальных датчиков +* когда робот знает только о состоянии тех датчиков, которые подключены к нему в реальной кибер-физической установке. + +![](img/3-layer-arch.png) + +Возможность управлять уровнями восприятия делает удобным постепенную адаптацию управляющих программ к физическому миру с возможностью доучиться в виртуальных средах. Например, робот, прежде чем приступить к выполнению задачи в реальном мире, может внутри себя переключить уровень восприятия на один из двух виртуальных и отладить работу там. При этом сама управляющая программа работает одна и та же - она просто меняет поставщика данных о состоянии среды. + +Итоговая архитектура программного фреймворка Робосборщик представляет собой набор компонентов, которые пытаются реализовать процесс подготовки производства в автоматическом режиме. + +![](img/robossembler_architecture.png) + +Все эти компоненты можно подразделить на основные категории, каждая из которых отвечает за свою часть работы. +1. Первая категория (Assembly Preparation) - это комплекс подготовки изделий для автоматизированной сборки и необходимых данных для удобства симуляции. Ключевой компонент здесь - это плагин ARBench, существенно нами дополненный, который служит для разметки геометрических примитивов, формирования последовательности сборки, задания позиций захвата вручную и экспорта моделей в виде поддерживаемых симулятором пакетов. Плагин может работать как через графический интерфейс FreeCAD, что удобно для разметки моделей конструктором, так и через консоль, что удобно для автоматической генерации пакетов в системе непрерывной интеграции Gitlab. Далее пакеты могут быть помещены в базу данных, из которой уже подгружаться в симулятор. +2. Вторая категория (ROS2) - то, что исполняется непосредственно на вычислительном узле робота. Это набор пакетов ROS2, включающий планировщики движений и задач, конфигурацию робота, пакеты для взаимодействия с узлами Робономики и симулятором. +3. И, наконец третья категория (Simulation & Learning) - это программное обеспечение для виртуальных сред исполнения - игровых движков, симуляторов, а также модули поддержки машинного обучения, генерации наборов данных и виртуальных датчиков. Здесь ключевым компонентом является наш модуль управления восприятием среды, упомянутый выше. + +По нашей задумке такая модульная архитектура позволит в будущем пробовать применять различные алгоритмы генерации последовательности сборки, обучения с подкреплением, системы распознавания, планировщики движений и задач, не затрагивая остальные компоненты системы. + +А ещё мы постарались сделать этот комплекс из компонентов с открытым кодом и, кажется, что у нас это получилось. + + +## Интеграция с Robonomics + +Ну и нельзя не отметить, что на протяжении всего этого времени, мы думали о том как можно взаимно усилить разработки Робосборщика и те возможности, которые предоставляет сеть Робономики. + +Поначалу пришлось хорошенько подумать над тем "а что в принципе может заставить пользователей подключать их роботов к блокчейн-сети?". Я сам по опыту работу из мира АСУТП и это, конечно, в каком-то смысле консервативная отрасль - ведь на кону безопасность людей и подключать автоматические системы критически важной инфраструктуры к интернету без особой необходимости мало кто рискует - и без того полно дыр. Ну и самое главное - зачем? В этом нет какой-то особой выгоды. Что ж, пришлось эту выгоду поискать... и мы её нашли. Во многом благодаря тому, что ранее погрузились в машинное обучение роботов и поняли, что эффективность обучения в существенной степени будет зависеть от объёма и качества входных данных. Чем больше данных, тем лучше. Вот, например, Google в одном из первых своих исследований по теме привлекли 14 роботов-манипуляторов с их помощью совершили более 800 тысяч операций захвата, чтобы получить достаточное количество данных для обучения! Разумеется, мало у каких компаний есть такие возможности. Но тут мы вспоминаем о нашей сети Робономики, которая создаёт предпосылки для безопасного взаимодействия роботов через интернет, а значит можно собрать такой же стенд как у Google, но только из роботов, разнесённых между собой географически! Тут замечательно сочетаются идеи и блокчейна, и робототехники, и открытого кода, ведь пользователи могут собирать информацию и для того, чтобы вносить изменения в его конструкцию, улучшать железо и софт. И даже есть возможность совместно обучать роботов, не раскрывая конфиденциальности благодаря методике федеративного обучения, когда агенты обмениваются не самими данными, а своими предобученными моделями, которые в дальнейшем собираются и как-то усредняются, чтобы получить итоговую модель. + +Ну что ж, уже намного лучше. Но остаётся ещё одна загвоздка - на каждом производстве робот выполняет специфичные для данного производства операции и даже если остановиться только на операции сборки, то в каждом конкретном случае роботы будут собирать разное. А значит теряется смысл кооперации роботов. Нет общего навыка - нет смысла совместно его обучать. И тут в очередной раз на помощь приходят новшества их мира машинного обучения, а именно такая методология как мета-обучение. Это подход, при котором робот учится не работать непосредственно, а учится учиться, то есть формирует не очень специализированный мета-навык. Например, вместо того, чтобы обучаться вставлять конкретный разъём - скажем, USB - он обучается быстро осваивать операцию вставки в общем виде, а под конкретную операцию доучиваться в гораздо меньшем объёме. И это решение позволяет устранить ту самую специализированность роботов. Мы можем дать возможность роботам собирать огромные массивы данных, обучать на них мета-навыки, передавать мета-навыки обратно роботам в виде награды и далее, на базе этих мета-навыков, осваивать прикладные операция для отдельных производств. Пазл сошёлся. + +Именно эта идея легла в основу идеи так называемого рынка навыков, где роботы могли бы извлекать пользу из взаимодействия друг с другом за счёт сетевых эффектов. + +Напоследок мы интегрировали наш ROS2 проект в Робономику классическим методом - с помощью передачи плана исполнения в блокчейне через команду launch и записали поясняющее этот процесс [видео](https://youtu.be/J3m5hXf-cro). + +## Заключение + +Вряд ли можно сказать, что мы полностью выполнили те задачи, которые ставили. Уж слишком они были амбициозные и объёмные. Тем не менее, каждый компонент нашей системы, хоть и небольшой, но всё-таки вполне работоспособный, а значит фундамент для дальнейших улучшений заложен. + + +Команда проекта: +- Игорь Брылёв +- Станислав Сгонов +- Алексей Топтун +- Александр Оликевич +- Ярослав Ефремов +- Роман Андрианов +- Илья Ураев +- Марк Вольтов +- Илья Курочкин \ No newline at end of file diff --git a/blog/img/3-layer-arch.png b/blog/img/3-layer-arch.png new file mode 100644 index 0000000..b12c9b8 Binary files /dev/null and b/blog/img/3-layer-arch.png differ diff --git a/blog/img/grip-tool-02.jpg b/blog/img/grip-tool-02.jpg new file mode 100644 index 0000000..5df8947 Binary files /dev/null and b/blog/img/grip-tool-02.jpg differ diff --git a/blog/img/molded-link.png b/blog/img/molded-link.png new file mode 100644 index 0000000..ea1b168 Binary files /dev/null and b/blog/img/molded-link.png differ diff --git a/blog/img/roboarm-diy.jpg b/blog/img/roboarm-diy.jpg new file mode 100644 index 0000000..e4332e5 Binary files /dev/null and b/blog/img/roboarm-diy.jpg differ diff --git a/blog/img/roboarm-inside.png b/blog/img/roboarm-inside.png new file mode 100644 index 0000000..eeaa9d4 Binary files /dev/null and b/blog/img/roboarm-inside.png differ diff --git a/blog/img/roboarm-works.png b/blog/img/roboarm-works.png new file mode 100644 index 0000000..3650036 Binary files /dev/null and b/blog/img/roboarm-works.png differ diff --git a/blog/img/robossembler_architecture.png b/blog/img/robossembler_architecture.png new file mode 100644 index 0000000..5166c61 Binary files /dev/null and b/blog/img/robossembler_architecture.png differ diff --git a/blog/img/workspaces.jpg b/blog/img/workspaces.jpg new file mode 100644 index 0000000..523233a Binary files /dev/null and b/blog/img/workspaces.jpg differ diff --git a/docs/technologies/recycling.md b/docs/technologies/recycling.md new file mode 100644 index 0000000..698a975 --- /dev/null +++ b/docs/technologies/recycling.md @@ -0,0 +1,86 @@ +--- +id: recycling +title: 'Переработка мусора в робофабрике' +--- + +*Автор: Александр Оликевич* + +При изучении способов роботизированной переработки ископаемых мы стали рассматривать их как случайную непредсказуемую смесь веществ. Однако так можно характеризовать и мусор (импортированный из традиционной экономики), а также бракованные изделия и вышедшие из строя блоки самой робофабрики. А значит, обрабатывать эти вещества по единым принципам, на одном и том же оборудовании. В одних только странах Европейского Союза ежегодно образуется 1,3 млрд. т отходов. + +Все это представляет собой смесь веществ, которые должны быть превращены в чистые, пригодные для технологического использования или продажи вещества и притом с минимальными затратами энергии. При этом можно выделить несколько групп веществ, способных взаимно превращаться друг в друга с поглощением или выделением энергии. Как правило, превращения с поглощением энергии создают более дорогой материал (например, железо дороже продуктов его горения - оксидов). Это позволяет выстроить энергетически и экономически целесообразные графы преобразования веществ. + +При наличии подвода энергии извне (солнечная, электрическая) не предполагается образования каких-либо отходов, наоборот, фабрика может активно поглощать мусор и отходы извне. При работе на топливе неизбежно будет образовываться большое количество отходов, с которыми энергетически не выгодно работать, которые, впрочем, могут образовываться в востребованных рынком формах. При использовании ядерного топлива обыкновенные химические отходы не образуются (выгодно их перерабатывать в продукты), зато образуется небольшое количество ядерных. + +Человечество на сегодня выработало многообразные способы разделения смесей веществ, основанные на различии тех или иных их физико-химических свойств, например: + +* Растворимость/Осаждаемость +* Поверхностное натяжение +* Магнитные свойства +* Плотность +* Окисляемость/Восстанавливаемость +* Температура плавления и кипения +* Реакция с конкретным веществом/Электрореакция + +Это и легло в основу многочисленных известных методов разделения веществ, таких как: + +* Терморазложение +* Экстракция +* Хроматография +* Масс спектрометрия +* Зонная плавка +* Просеивание +* Адсорбция +* Центрифугирование и циклонная обработка для разделения веществ, имеющих различную плотность +* Хроматография +* Кристаллизация +* Декантация +* Паросушение +* Дистилляция +* Сушка +* Электрофорез +* Испарение +* Экстракция +* Ионный обмен +* Фильтрование +* Флотация +* Фракционированная конденсация +* Дефлегмация + +Все из них в той или иной мере могут быть использованы для разделения отходов в робофабрике. Однако, особенно на первых порах, не хочется делать систему разделения громоздкой и состоящей из разнообразных устройств - ведь каждое из них нужно проектировать и отлаживать. Поэтому наибольший интерес представляют наиболее универсальные способы. Пожалуй, самым универсальным является прямое масс-спектрометрическое разделение, но его сложность, стоимость, энергоэффективность оставляют желать много лучшего. Тем не менее, понятно, что идеального способа нет и ради универсальности все равно, чем-то придется поступиться. Эти рассуждения привели нас к рассмотрению химии кальция и ацетилена. Эти вещества обладают рядом интересных в нашем деле свойств: + +Кальций в чистом виде - крайне реакционноспособный металл, отнимающий атомы окислителей практически от любых элементов (кроме нескольких очень редких). Кальций распространен практически повсюду (в составе известняка и др. минералов). Кальций при взаимодействии с любыми углеродсодержащими соединениями при некоторых условиях образует одно и то же вещество - карбид кальция. Из карбида кальция при реакции с водой образуются гидроксид кальция и ацетилен. Гидроксид может быть регенерирован в кальций и воду с затратами энергии. +Ацетилен до 1950-х годов, когда нефть вытеснила уголь в качестве основного источника восстановленного углерода, был основным источником органических химикатов в мировой химической промышленности. +Все основные пластики для 3D-печати, резины, а также реактопласты, горючие и смазочные материалы, которые могут понадобиться робофабрике, производятся на простом оборудовании в небольшое число стадий из ацетилена. Хорошо отработана его переработка в поливинихлориды, этилен (сырье для различных полиэтиленовых пластиков), акриловые волокна, стекла, краски, смолы. + +Так, подвергая случайную смесь веществ металлотермии (а именно - кальцийтермии - простому нагреванию с металлическим кальцием) - робофабрика может получать расплав металлов и карбид кальция без посторонних веществ (СО2, H2O, HCl и прочее покидает зону реакции газообразно и может быть тоже при необходимости собрано). Разделение полиметаллического сплава (например, электрохим. способами или селективным осаждением) и использование ацетилена гораздо проще, чем разбор мусора. + +Это может обеспечивать очень высокое качество переработки отходов - резина, полученная прямо из изношенных покрышек и как-то там раскрошенная, склеенная и перемешанная с новой никогда не сравнится с резиной, полученной синтезом из полученного из этих же покрышек ацетилена. При этом металлические и минеральные загрязнения будут исключены, а тканевый корд превратится в дополнительную массу чистой резины. Так же обстоит дело и с другими видами мусора. Грязное (в бытовом и химическом смысле) бутылочное стекло может превращаться в высококачественное оптическое стекло. Лом черных металлов - в высокосортные стали с заданной концентрацией легирующих элементов. + +Кальций может быть регенерирован в автоматическом режиме (электролиз расплава) с потреблением энергии. Сама же кальцийтермия проходит с выделением энергии, которая может быть использована или рекуперирована (например, для подогрева электролита для извлечения кальция. Речь идет о высоко-потенциальной энергии, которая может нагревать теплоносители до тысяч градусов. Перспективен переход от прямой к опосредованной кальцийтермии, при которой между окисляемым Ca и восстанавливаемой смесью вместо прямого контакта осуществляется электрический или ионный контакт, как в топливных элементах. Тогда перенос электрона будет идти с выработкой значительных количеств электроэнергии вместо тепла. + +Учитывая неидеальность всех устройств кальциевого цикла, ясно, что энергии, выделяемой в кальциетермии не будет хватать для полной регенерации затраченного при этом кальция. Однако, после разделения добытых таким образом веществ, часть (наименее ценных) металлов и металлоидов, или даже ацетилена можно сжечь или окислить в топливных элементах с получением электроэнергии и чистых окислов, имеющих самостоятельную, часто высокую ценность. Разные вещества могут перерабатываться по разному, даже в зависимости от ситуации. + +## Металлы + +Чистые металлы могут встретиться скорее в техническом мусоре, нежели в минералах. Их целесообразно разделять и очищать, восстанавливать из оксидов, несмотря на энергозатратность этого - ценность металлов (особенно редких и рассеянных) будь то для внутреннего пользования или продажи, превосходит ценность энергии, затрачиваемой на их востановление. Хотя в исключительных ситуациях (например, на Луне) металлы могут оказаться важным топливом. +Ge,As,Se,B,P,Sb,Te,I в чистом виде обладают большой ценностью, удобны и безопасны в хранении. Поэтому накапливаются на равных правах с металлами. +Смешанные оксиды (металлов, а также кремния), карбонаты, соединения серы - основа минерального сырья. Восстанавливаются до элементов и разделяются. +Кремний. При высокой степени очистки - весьма дорогой материал. Однако, поскольку этот элемент один из самых распространенных в земной коре, может сложиться его избыток. Поэтому кремний, который не получается очистить для нужд полупроводниковой промышленности, можно повторно окислить с большим выделением энергии. При этом можно не только рекуперировать энергию, но и получить дорогой и ценный материал - кварц, причем в форме заданных изделий - оптики, химической посуды, электроники и т.д. +Алюминий. Аналогично кремнию - очень распространен. При превышении добычи над потребностью может быть конвертирован с большим выделением энергии в ценный материал - сапфир. Превращение песка, глины, гранита в кварц и сапфир с выделением редких элементов при должной организации может осуществляться с почти полной рекуперацией энергии - оторвали кислород, потратили энергию, присоединили - вернули. Однако упорядоченность, и, соответственно, ценность материала при этом возрастает во много раз. Взять хотя бы выделение урана из гранита: при рекуперации энергии, затрачиваемой на разложение оксидов, составляющих гранит, это само по себе становится весьма выгодным даже при ничтожных концентрациях урана. +Галогены (кроме йода). Хранить и продавать в элементарном виде затруднительно и опасно. Поэтому их избыток имеет смысл комбинировать с другими доступными веществами в дорогие и притом безопасные химические продукты. Так как Al, получаемый из глин не является дефицитным для робофабрики, можно превращать хлор и бром соответственно в безводные AlCl3 и AlBr3 - важные и дорогие катализаторы в химической промышленности, удобные в хранении и безопасные. Аналогично, F можно комбинировать с общедоступным (из известняка) кальцием, формируя изделия из CaF2 - дорогого материала УФ и ИК оптики. +Углеводороды, уголь, органические и элементоорганические соединения - могут быть в крайнем случае сожжены в энергетичеких целях, но гораздо более выгодно их использование в качестве сыпрья для органического синтеза, например, углеводов или аминокислот, а со временем - все более сложных и ценных соединений - лекарств, полимеров, материалов органической электроники. +Нестабильные изотопы самых различных элементов. Могут быть выделены из «обычных» материалов или из радиоактивных отходов. В отличие от смешанных и никому не нужных радиоактивных отходов, представляющих большую проблему, те же самые составляющие их вещества, рассортированные поэлементно, имеют высокую техническую и экономическую ценность. + +Другими частными случаями металлотермии являются алюминотермия (алюмотермия) и магнийтермия. Как восстановители применяют также кремний (обычно в виде ферросилиция), кальций, барий, натрий, литий, лантан и др. Есть также карботермия. Однако, кальцийтермия представляется наиболее универсальной. Закономерности термического восстановления одних веществ другими описываются диаграммами Эллингема. А сам процесс открыл в 19 веке отечественный химик Бекетов. + +Для «выкачивания» ценных веществ из залежей горных пород и свалок, превосходящих робофабрику по размерам, известны методы выщелачивания и избирательной экстракции для извлечения из бедных руд меди, висмута, цезия, золота, цинка, железа и других элементов. В промышленности нередко эффективной регенерации отходов мешает то что завод находится далеко от источнка отходов. В робофабрике это не так. + +В литературе описаны практики «дизайна для утилизации», которые, применительно к изделиям и инструментам самой робофабрики могут упростить процесс их утилизации минуя полное элементное разделение. Среди них есть, например такие: + +* Единство материала (бутылка и крышечка из одинакового пластика) или, по крайней мере, сокращение номенклатуры материалов в изделии +* Возможность отделения пригодной и непригодной для утилизации частей объекта, легкоудаляемые включения инородных материалов +* Явное отличие изделий из разных материалов для облегчения понимания способа переработки. Не делать одинаковые изделия из разных материалов. +* Сознательно определять какой ценный материал будет получен в результате переработки данного объекта. Учитывать его востребованность. +* Не сужать без необходимости применимости материала (изделия из пигментированного пластика после переработки имеют меньше применений чем из непигментированного). Избегать необратимых модификаций материалов. +* Простота разборки составного изделия (избегание нерастворимых клеев, заливки, запайки). Рациональные размеры компонентов, не всегда миниатюризация полезна. Доступность разъемов, крепежей и т.п. +* Документирование использованных материалов и методов разборки. Использование, меток облегчающих робоутилизацию. \ No newline at end of file diff --git a/sidebars.js b/sidebars.js index 7633e69..b7d5ab4 100644 --- a/sidebars.js +++ b/sidebars.js @@ -30,6 +30,7 @@ module.exports = { 'technologies/plansys2', 'technologies/ASP-overview', 'technologies/wood', + 'technologies/recycling', 'technologies/knowledge-management' ], },