在 20 世紀 60 年代和 1970 年代，NASA 花費了大量時間 思考 環形（甜甜圈形）燃料箱是否適合其太空船。與傳統的球形油箱相比，環形油箱具有許多潛在優勢。例如，您可以適合 近40% 與在同一空間內使用多個球形水箱相比，環形水箱內的體積更大。也許最有趣的是，您可以將東西（例如引擎後部）推過環形油箱的中間，如果油箱還可以處理結構負載，這可能會帶來一些顯著的效率提升。

由於其形狀相對複雜，環形水箱比球形水箱製造難度大得多。儘管這些坦克性能更好，但美國太空總署根本不再具備製造它們的專業知識，因為每一輛坦克都必須由高技能的人類手工製造。但一家名為 Machina Labs 的公司認為他們可以用機器人來做到這一點。他們的願景是徹底改變我們用金屬製造物品的方式。

Machina Labs 試圖解決的根本問題是，如果你想大規模且有效率地用金屬製造零件，這是一個緩慢的過程。大型金屬零件需要自己的客製化模具，這是非常昂貴的一次性模具，而且幾乎不靈活，然後整個工廠都是圍繞著這些零件建造的。這是一項巨大的投資，這意味著如果你發現一些新的幾何形狀、技術、材料或市場並不重要，因為你必須盡可能製造原始東西來證明巨大的前期成本是合理的，扼殺快速、靈活創新的潛能。

另一方面，手工製作金屬零件的過程也非常緩慢且昂貴。幾百年前，這裡是 僅有的 製造金屬零件的方法：熟練的金屬工人使用手工工具數月來製造盔甲和武器等物品。執行長解釋說，專業金屬工人的好處在於，他們可以利用自己的技能和經驗來製造任何東西，這就是 Machina Labs 願景的來源 愛德華·梅爾 在 SpaceX 工作一段時間後，他共同創立了 Machina Labs，隨後領導了 3D 列印團隊 相對論空間。

「工匠可以拿起不同的工具，創造性地將它們應用到金屬上，以完成各種不同的事情。有一天，他們可以拿起一把錘子，用一塊金屬製成盾牌，」梅爾說。 「接下來，他們拿起同一把錘子，用金屬棒打造一把劍。他們非常靈活。

金屬工人用來塑造金屬形狀的技術稱為鍛造，它可以在加工時保留金屬的晶粒流動。鑄造、沖壓或銑削金屬（這些都是自動化金屬零件生產的方法）根本不如鍛造零件堅固或耐用，這對於（例如）必須進入太空的物體來說可能是一個重要的區別因素。但稍後會詳細介紹這一點。

人類金屬工人的問題在於吞吐量很差——人類行動緩慢，尤其是高技能的人類無法很好地擴展。對 Mehr 和 Machina Labs 來說，這就是機器人的用武之地。

「我們希望使用名為『機器人工匠』的平台實現自動化和規模化。我們的核心推動者是機器人，它為我們提供了人類工匠的運動學，而人工智慧則讓我們能夠控制整個過程，」梅爾說。 “這個概念是，我們可以完成人類工匠可以完成的任何過程，實際上還有一些人類無法完成的過程，因為我們可以更準確地施加更多的力。”

機器人金屬工人提供的這種靈活性還可以製作客製化零件，而這些零件在其他任何方式下都是不切實際的。其中包括美國太空總署關注的環形（甜甜圈形）燃料箱 過去半個世紀左右。

Machina Labs 執行長 Edward Mehr（右）站在 15 英尺環形油箱後面。機械實驗室

「這些坦克的主要挑戰是幾何形狀很複雜，」梅爾說。 “六十年前，美國國家航空暨太空總署 (NASA) 與非常熟練的工匠一起對它們進行凹凸成型，但其中很多人已經不復存在了。”梅爾解釋說，獲得這種幾何形狀的唯一其他方法是使用模具，但對於 NASA 來說，為必須為單一太空船量身定制的燃料箱製作模具幾乎是不可能的。 “所以我們不使用環形水箱的​​主要原因之一是因為它們很難製造。”

Machina Labs 現在正在為 NASA 製造環形水箱。目前，機器人只是在進行整形，這是最困難的部分。然後人類將這些碎片焊接在一起。但機器人沒有理由不能端到端甚至更有效率地完成整個過程。目前，他們正在根據美國宇航局現有的計劃以“人類”的方式進行這項工作。 「將來，」梅爾告訴我們，「我們實際上可以將這些坦克分成一兩塊。這是我們與 NASA 一起探索的下一個領域——既然我們不需要圍繞人體工學進行設計，我們如何以不同的方式做事呢？

Machina Labs 的「機器人工匠」兩人一組，對金屬板進行成型，金屬板的每一側各有一個機器人。機器人將其工具與工具之間的金屬稍微偏移對齊，這樣當機器人在板材上移動時，板材就會在工具之間彎曲。機械實驗室

上面的影片顯示 Machina 的機器人在直徑 4.572 m（15 英尺）的坦克上工作，該坦克可能會運往月球。 「主要應用是月球著陸器，」梅爾說。 “環形油箱使車輛的重心低於球形或藥丸形油箱。”

訓練這些機器人像這樣加工金屬主要是透過 Machina 內部開發的基於物理的模擬來完成的（現有軟體太慢），然後根據生成的真實世界數據進行人工引導迭代。金屬在壓力下移動的方式可以很好地模擬，儘管模擬與真實仍然存在差距（模擬機器人的工具如何粘附到材料表面特別棘手），但機器人正在收集如此多的經驗數據顯示，Machina 正在朝著完全自主化方向取得實質進展，甚至正在尋找改善流程的方法。

Machina 機器人能夠製造的複雜金屬零件的一個例子。機械實驗室

最終，Machina 希望使用機器人來生產各種金屬零件。在商業方面，他們正在探索車身面板之類的東西，提供改變汽車幾何外觀而不僅僅是顏色的選項。完成這項工作需要幾個強大的機器人，這意味著機器人成型不太可能像3D 列印那樣普及，但更廣泛的概念是相同的：使物理物件成為軟體問題而不是硬體問題，以實現大規模客製化。