Tutvuge NASA kosmoserobotite perega

Ronimisrobot LEMUR puhkab pärast Kalifornias Death Valleys asuva kaljuriikluse suurendamist 2019. aasta alguses. Robot kasutab spetsiaalset haardetehnoloogiat, mis on aidanud viia rida uusi, robotist väljuvaid roboteid, mis saavad uurida teisi maailmu. Pilt NASA / JPL-Caltechi kaudu.

NASA missioonid on olnud pehmelt öeldes seikluslikud alates Marsil levinud vedela vee esimeste vihjete paljastamisest kuni meie päikesesüsteemi ületamiseni. Ranger 3 oli NASA esimene katse maanduda rover Kuule 1962. aastal. Sellest ajast alates on arvukad robotid jälginud Ranger 3 Maalt kosmosesse. Ometi on meie päikesesüsteemi planeetide ja kuude pinnad suuresti uurimata, osaliselt seetõttu, et praegused kosmoserobotid pole suutnud kaljusid taevata, jäiseid pindu kinni haarata ega raskesti ligipääsetavaid kohti vallutada.

Sel kuul (10. juuli 2019) kirjeldas NASA reaktiivmootorite laboratoorium oma tööd uues robotite perekonnas, mis suudavad pöörduda, ronida ja kasutada tehisintellekti (AI), et liikuda takistuste vahel karedal maastikul. Neid roboteid katsetatakse praegu Maal ja need saadetakse hiljem kohtadesse, kuhu inimesed on muidu ligipääsmatud, aidates teadlastel teha tähendusrikkaid teadusi kogu tee vältel.

Pisike ronimisrobot veeretab seina üles, haarates kalasabadega - tehnoloogia, mis on kohandatud LEMURi haaravate jalgade järgi. Pilt NASA / JPL-Caltechi kaudu.

Sellel uuel kosmoserobotite klassil on funktsioonid, mis on inspireeritud Limbed Excursion mehaanilise kasulikkuse robotist (LEMUR), mis algselt oli mõeldud rahvusvahelise kosmosejaama remondirobotiks. Allolevas videos kirjeldab NASA LEMURi viimast välikatset Californias Death Valley'is 2019. aasta alguses. Robot kasutas sadu kalakontserte seinte ja AI-de ronimiseks, et vältida takistusi, millest ta ei saanud ronida. Samuti kasutas ta kivimite iidsete fossiilide skannimiseks oma teaduslike instrumentide komplekti ja nagu video selgitab, leidis ta neid!

Selle LEMURi välikatse otsene rakendamine oleks biosignatuuride - ainete, mis tõestavad eluolu - otsimine planeedil Mars, võib-olla järvepõhjades, mis arvatavasti hoiavad kaugest minevikust pärit Marsi elu märke.

Kuigi LEMUR-i ise kosmosesse ei saadeta, võtsid insenerid suure osa selle AI-st ja konstruktsioonilistest omadustest kasutusele järgmise põlvkonna robotites, mis toimivad meie silmade ja kõrvadena Maast kaugemal. Igal neist on sisse ehitatud ainulaadsed omadused, et tulla toime karmide tingimuste ja ebakindla keskkonnaga. Jätkake lugemist, et kohtuda selle uue põlvkonna kosmoseuurijatega.

Ice Worm pandi oma esimesele välikatsele St. Helensi mäe koobaseintes augustis 2018. Robot pandi köiega kinni, et veenduda, et see ei kukkudes kahjustatud. Pilt NASA / JPL-Caltechi kaudu.

Jää uss

Californias Pasadenas asuva NASA reaktiivmootorite laboratooriumi insenerid töötavad libedal pinnal navigeerimiseks välja robotit Ice Worm. Oma nimele tõsi, LEMUR-i ühest jäsemest kohandatud robot tihendab oma keha enne edasiliikumiseks selle pikendamist. See liigub tolli korraga, puurides jäseme ühe otsa jäisesse pinnale, kasutab haarduvust enda püsimiseks, seejärel toob teise jäseme sisse, et liita esimene, kasutades sama tehnikat.

Edasiliikumiseks keerab see ühe jala lahti, pikendab keha ja kruvib selle mõni meeter ettepoole jäässe. Kasutades rõhuandureid, mis juhendavad, kui raske on jäässe puurida, kordab see seda ikka ja jälle, et ängistama uss edasi. Ice Worm kasutab seda meetodit ka enda ankurdamiseks, analüüsides samal ajal aluspinda, et koguda jalgadesse materjali, mida saab kasutada soolade kontsentratsiooni testimiseks mikroobide eluea jooksul.

JPLi insener Aaron Parness on koolitanud Antarktika kaugemates piirkondades jäämõisa, mis on kõige karmim koht, mida nad võiksid Maa peal leida. Karm keskkond koos libeda jääga valmistab roboti ette sarnasteks tingimusteks Jupiteri ja Saturni kuudel. Veel üks katsete rivistus on mäestiku liustikes. Rainier Seattle'is. Parness kommenteeris:

Põllukatsed näitavad teile asju, mida on laboris raske õppida.

See 1, 4-meetrine (4, 6 jala) pikk robot on varustatud ka mustrituvastuse ja masinõppega - AI aspektid, mis võimaldavad tal õppida mineviku vigadest ja teha optimaalseid otsuseid. Robot peab uurima koopavormides elust maha jäetud mustreid. Selleks peab ta olema väike ja piisavalt liikuv, et läbi koopa sirguda pisikeste tühimike vahel. Selle nimel töötavad Parness ja tema meeskond miniatuursete kaugseire- ja andmeanalüüsiinstrumentide kallal, mida Ice Worm saab seljakotina kanda. Kui see on valmis, saadetakse sedalaadi robotid Saturni ja Jupiteri jäistesse kuudesse, et tuua proovid edasisteks analüüsideks.

Loe lähemalt Ice Wormi kohta

RoboSimian välikatse ajal Californias. Pilt NASA / JPL-Caltechi kaudu.

RoboSimian

Ehkki seda neljajalgset robotit inspireerib ka LEMUR oma suuruse ja ehitusega, on RoboSimianil vastupidiselt LEMURi haarduvatele elastsetele rattad, mis on valmistatud muusikatraadist, omades seega suuremat paindlikkust karedal maastikul. See idee realiseerus esmakordselt DARPA Robotics Challenge'i raames, mis propageeris robotitehnoloogiat katastroofidele reageerimise operatsioonide jaoks. Robot on ehitatud ja koolitatud töötama ohtlikes keskkondades, nii et pole üllatav, et RoboSimian - neljajalgne robot, kes suudab kõndida, roomata, kõhul libiseda ja isegi vankris rattaid teha - saadetakse suure tõenäosusega Saturni kuule Enceladusse. Teoreetiliselt käsitletakse merevee ookeane selle kauge kuu jäise pinna all. Selle geisrid võivad sisaldada ka mikroobide elumärke.

Hüüdnimega King Louie filmi “Džungliraamat” tegelaskuju järgi on RoboSimian varustatud spektroskoopiliste instrumentidega, mis võimaldavad uurida Enceladuse polaaralasid.

Loe lähemalt RoboSimianist

NASA insenerid olid kosmose haardesüsteemi kavandamisel inspireeritud gekojalgadest, nagu siin näidatud. Nii nagu geko jalal on pisikesed kleepuvad karvad, sisaldavad ka JPL-seadmed väikeseid konstruktsioone, mis töötavad sarnaselt. Pilt NASA / Wikimedia Commonsi kaudu.

Robotite ehitamine geko moodi

Teipi saab kasutada nii mitu korda, enne kui kleepumine kulub. Geckod seevastu pakuvad inspiratsiooni liimidele, mis kleepuvad isegi pärast mitmekordset kasutamist. Nendel pisikestel sisalikel on jalad juustel, mis võimaldavad neil hõlpsalt seina külge klammerduda. Parness ja tema meeskond konstrueerisid sarnaste omadustega roboti - gekodest inspireeritud liimid - sünteetilised juuksed, mis kleepuvad igale pinnale.

Need haaratsid suudavad säilitada kuni 150 njuutoni jõudu ja neid on testitud simuleeritud mikrogravitatsiooni keskkonnas. Geckomaterjali ennast testiti 300 000 korda, et veenduda, et kleepuvus ei kulu. See robot parandab ühel päeval satelliite, hooldab neid ja koguneb isegi kosmoseprügi.

Lisateave geckost inspireeritud robothaaratsite kohta

Veealune haarats tööl. Pilt Nautiluse kaudu.

Veealused haaratsid

Veel üks LEMURist inspireeritud robot, veealune haarats, võttis LEMURi 16 sõrme ja 250 kalasaba kinni, et hoida tihedalt pindadel kinni ja puurida moodustisteks. See on eriti kasulik keskkondades, kus gravitatsiooni on vähe või üldse mitte, eriti veealuses kohas, kus puuri jõud võib roboti eemale lükata.

Nüüdsest töötab robot Nautilusega - veealuse uurimislaevaga - proovide kogumiseks veest, mis on miili kaugusel pinnast. Lõpuks võidakse see saata asteroidide ja muude sarnaste kehade pindade uurimiseks.

Loe lähemalt veealuste robotite haarajate kohta

NASA Mars helikopter NASA reaktiivmootorite laboratooriumis Pasadenas, Californias. Pilt NASA / JPL kaudu.

Kopter, mis teeb midagi enamat kui lihtsalt lendab

Mars 2020 roveriga on kaasas pisike päikeseenergial töötav kopter. JPL-i insener Arash Kalantari muutis LEMURi kavandit, et ehitada robot, mis maandub mitte ainult horisontaalselt, vaid ka vertikaalselt, klammerdudes kivide külge nagu porilukk.

NASA Kalifornias Pasadenas asuva reaktiivmootorite laboratooriumi Marsi helikopteri projektijuht MiMi Aung ütles:

Keegi pole Marsi helikopterit varem ehitanud, nii et me siseneme pidevalt uuele territooriumile.

Eeldatavasti jõuab Marsi helikopter Marsile 2021. aasta veebruariks ja viib maandumiskohtades läbi geoloogilisi hinnanguid, hindab loodusvarasid ja tulevaste kosmosemissioonide ohtusid.

Loe lähemalt Marsi helikopteri kohta

Alumine rida: Uuel kosmoserobotite klassil on funktsioonid, mis on inspireeritud mehaanilise kasulikkuse robotist Limbed Excursion (LEMUR). Ehkki iga kujundus on oma võimete poolest ainulaadne, on neid kõiki ühendav ühine eesmärk: jahipidamine eluks väljaspool Maad.

NASA kaudu