„So erwischen sie dich. Sie sind unter der verdammten Erde!“ Das sagt Val McKee, der von Kevin Bacon in der klassischen Kreaturenkomödie der 1990er Jahre gespielte Angestellte: Zittern. McKee bezieht sich auf die Graboiden, eine wirbellose Art monströser Riesenwürmer, die sich unter der Erde fortbewegen und beim Graben Schmutz beiseite schieben.
Inhalt
- Sandwurmranken gehen graben
- Grabende Schlangenroboter auf dem Mond
Die Leute an der University of California in Santa Barbara und am Georgia Institute of Technology haben an einem Roboter gearbeitet, der keine Million Meilen von den Graboiden entfernt ist. Während es derzeit viel kleiner ist und weit weniger dazu neigt, ahnungslose Rinder und Menschen zu fressen, Dennoch handelt es sich um eine tunnelartige, von Schlangen inspirierte Schöpfung, die sich durch Erde oder weichen Sand graben kann. Und vielleicht, so behaupten seine Schöpfer, wird sogar eines Tages der Oberflächenregolith auf anderen Planeten gefunden. Ist das die Zukunft der Raumfahrzeuge?
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„Wir haben eine Art Grabroboter entwickelt, der beim Graben einen neuen Ansatz verfolgt, indem er versucht, die Widerstandskräfte zu reduzieren, anstatt sie zu bekämpfen.“ Nicholas Naclerio, ein promovierter Maschinenbaustudent an der UC Santa Barbara, sagte gegenüber Digital Trends. „Die drei Prinzipien, die es ermöglichen, sind die Verlängerung der Spitze, um den Widerstand an den Seiten zu eliminieren, und die Fluidisierung der Luft Reduzieren Sie die Widerstandskraft körniger Medien und die Asymmetrie, um die in der Horizontalen erzeugten Auftriebskräfte zu kontrollieren wühlen.“
Roboter-Graben mit Spitzenverlängerung und körniger Fluidisierung
Sandwurmranken gehen graben
Der Roboter selbst ist überraschend Low-Tech. Sein Körper besteht aus einem luftdichten Ripstop-Nylongewebe. Ein Nylonschlauch versorgt seine Spitze mit Luft, die die Partikel vor sich wegschleudert, um auf seinem Weg unter die Erde einen Weg freizumachen. Ein Kohlefasergeflecht sorgt für zusätzliche Torsionssteifigkeit, während eine Teflonummantelung die Reibung verringert. Die Bewegung des Roboters wird pneumatisch durch Druckluft oder Stickstoff angetrieben, sodass er sich unter der Oberfläche bewegen kann.
Naclerio sagte, er sei damit nicht vertraut Zittern Graboiden (obwohl die Sandwürmer von Dune sind eine andere Geschichte.) Obwohl der Roboter definitiv von der Natur inspiriert war, basierte er anscheinend überhaupt nicht auf Würmern oder Schlangen.
„Unser Roboter ist direkt von Pflanzenwurzeln inspiriert, die von ihren Spitzen bis tief in den Boden hineinwachsen“, sagte Naclerio. „Durch das Ausfahren von der Spitze vermeidet der Roboter Reibung an den Seiten und kann sich in jede Richtung drehen. Wir haben uns auch vom südlichen Sandkraken inspirieren lassen, der einen Wasserstrahl ausstößt, um sich in den Meeresboden einzugraben. Unser Roboter bläst Luft aus seiner Spitze, um den Sand in der Nähe seiner Spitze zu verflüssigen und so die Kraft zu reduzieren, die er zum Eingraben in den Boden benötigt. Schließlich verwendeten wir eine asymmetrische Luftstromrichtung und einen abgewinkelten Keil an der Spitze des Roboters, um die Auftriebskräfte zu kontrollieren. Inspiriert wurde dies durch die Sandfischeidechse, die mit ihrem keilförmigen Kopf dabei hilft, sich in den Sand zu graben.“
Dieses einzigartige Design half dem Team, die „Herausforderung des Auftriebs“ beim horizontalen Graben zu meistern. „Als wir zum ersten Mal versuchten, horizontal zu graben, tauchte unser Roboter immer auf“, sagte er. „Es stellt sich heraus, dass ein symmetrisches Objekt, das sich horizontal durch ein körniges Medium bewegt, Auftrieb erfährt, weil es einfacher ist, Material nach oben und aus dem Weg zu schieben, als es zu verdichten. Wir haben dieses Problem gelöst, indem wir Luft direkt nach unten geblasen haben, um den Kraftgradienten zu verringern, der den Auftrieb verursacht, und indem wir [den] Keil an der Spitze des Roboters angebracht haben.“
Grabende Schlangenroboter auf dem Mond
Welche Anwendungen könnte dieser wühlende Schlangen-/Rankenroboter also haben? Und was noch wichtiger ist: Könnte es vergrößert werden, um große Mengen Sand oder Erde zu ersetzen? „Wir glauben, dass die in diesem Papier vorgestellten Prinzipien dazu genutzt werden könnten, die Möglichkeiten herkömmlicher Grabungsmethoden zu erweitern, insbesondere beim horizontalen und steuerbaren Graben“, sagte Naclerio.
Was die Anwendungsfälle anbelangt, könnten die eher für Fußgänger gedachten terrestrischen Anwendungsfälle verschiedene Aktivitäten zum Ausheben von Gräben umfassen. „Eine der frühesten Visionen, die wir für dieses Projekt hatten, war, dass der Roboter sich unten, unten und oben auf dem Boden graben würde „Auf der anderen Seite einer Auffahrt können wir eine Bewässerungs- oder Kommunikationsleitung installieren, ohne einen Graben ausheben zu müssen“, sagt Naclerio sagte. „Weitere Anwendungen umfassen Such- und Rettungseinsätze, die Installation von Erdwärmeschleifen, die Inspektion von Getreidespeichern und vieles mehr.“
Es ist dieses „mehr“, das unaufdringlich am Ende der Getreidespeicherinspektion steht und den überzeugendsten (und Science-Fiction-) Anwendungsfall von allen darstellt. „Wir glauben, dass der Roboter besonders gut für trockene, außerirdische Umgebungen mit geringer Schwerkraft geeignet ist, in denen es schwierig sein kann, Reaktionskräfte zu erzeugen“, fuhr Naclerio fort. „Beispielhafte Anwendungen umfassen die Platzierung von Wärmesensoren auf dem Mars, die Erkundung von Vulkantunneln auf dem Mond, die Probenahme oder Verankerung von Asteroiden sowie die Erkundung von körnigem Eis auf Enceladus, einem Saturnmond.“
Die Idee, diese Technik zu nutzen Erkunden Sie Umgebungen mit geringer Schwerkraft im Weltraum klingt vielleicht weit hergeholt. Allerdings arbeitet das Team derzeit an einem Projekt mit der NASA, um einige dieser genauen Anwendungen abzudecken. Wer weiß: Vielleicht sind Wurmroboter im Weltraum gar nicht so verrückt, wie es sich anhört!
Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlicht.
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