Roboti na ledu mogli bi biti ključ za buduće istraživanje svemira

“Bilo je točno u zoru na hladnom svijetu Enceladus, šestom po veličini Saturnovom mjesecu, kada su se ledeni roboti počeli komešati. Primajući zapovijedi za marširanje s udaljenosti od pola milijarde milja, zamrznuti roveri trzali su se, zujali i pucketali na temperaturama stotinama stupnjeva ispod točke smrzavanja.

“To nisu bili roboti koji su jednostavno bili prekriveni tankim slojem leda, poput automobila koji je izostavljen u hladnoj zimskoj noći. Umjesto toga, bili su isklesani gotovo isključivo od velikih komada leda; divovske, smrznute skulpture koje su se pomicale i ispitivale površinu jednog od najzanimljivijih neistraženih svjetova Sunčevog sustava, animirane potragom za životom.”

Dramatičan, znanstvenofantastični način otvaranja članka o novom konceptu izgradnje robota? Sasvim moguće. Ali ako istraživači iz GRASP Lab (to je General Robotics, Automation, Sensing, and Perception) na Sveučilištu Pennsylvania u Philadelphiji su točni, ovo možda neće još dugo ostati znanstvena fantastika.

Dovraga, to bi uskoro moglo potpasti pod kategoriju zdravog razuma.

Problemi s Roverom

Roveri na daljinsko upravljanje korišteni su desetljećima unatrag kao dio istraživanja svemira. NASA je uključila Lunar Roving Vehicles u tri svoje misije Apollo, počevši s Apollom 15, koji je sletio na Mjesec u srpnju 1971. Mars Exploration Rover Opportunity bio je u aktivnoj službi na crvenom planetu desetljeće i pol, od 2004. do početka 2019. godine.

No iako su ove vrste istraživačkih robota napravljene da budu robusni, postoji ograničenje njihove sposobnosti preživljavanja. The Curiosity veličine automobila pokupio je ozbiljno oštećenje guma dok se probijao marsovskom površinom, prepunom oštrog kamenja. "Ako su na Marsu postojali mehaničari, NASA je možda do sada odvela rover Curiosity u radionicu," mišljenja je Space.com.

U međuvremenu, dugotrajna misija Opportunity zauvijek je zamračena nakon intenzivne oluje s prašinom 2018. To je zaklonilo njegove solarne ploče, ostavljajući ga bez baterije. NASA se držala još godinu dana prije nego što je konačno priznala da je misija uspjela završiti rano, bez ceremonije. Njegov identični blizanac, Spirit, prethodno je proglašen mrtvim 2011. nakon što je zapeo u marsovskom pijesku.

To je problem jer, iako proizvodnja robota može stajati milijune, oni su u središtu misija koje mogu koštati milijarde dolara. Ako pretrpe štetu ili tehničku nesreću, bez obzira radi li se samo o oštećenim gumama ili prašini na solarnim pločama, to znači da je sav trud do tada — proces izgradnje, lansiranje rakete, slijetanje — za nula. To je kao da morate zauvijek ostaviti svoj novi superauto pored ceste jer ste pretrpjeli kvar.

Zato istraživači žele izgraditi modularne robote koji se mogu sami popravljati ili na drugi način povećavati u scenarijima u kojima slanje zamjene jednostavno nije izvedivo zbog troškova i logistike perspektiva. Čak bi, u teoriji, mogli izgraditi potpune replike sebe ili drugih robota. Da bi to učinili, koristili bi lokalne materijale - poput, recimo, leda na ledenom mjesecu.

Unesite IceBot

Ovdje na scenu stupa IceBot projekt GRASP Laba. "IceBot je prvi robot svoje vrste napravljen od leda," Devin Carroll, glavni autor na projektu, rekao je za Digital Trends. “[U našem novom radu predstavljamo] robota na dva kotača s dokazom koncepta kako bismo pokazali izvedivost izrade robota od leda. Naša namjera s ovom tehnologijom je unaprijediti sposobnosti samopopravljanja, samorekonfiguracije i samoreplikacije robota za istraživanje. Izradom ovakvog robota korak smo bliže pravom samoreplicirajućem sustavu – onom koji može koristiti materijale iz lokalnog okruženja za popravak, proširenje i repliciranje.”

Carroll i suradnik Mark Yim započeli su svoj projekt istražujući načine za izgradnju robota koristeći pronađene materijale. To bi pomoglo proširiti robusnost takvih sustava koji rade na udaljenim ili neprijateljskim lokacijama dopuštajući im da recikliraju i ponovno koriste opremu koja je pronađena u lokalnom okruženju.

"Odabrali smo koristiti led kao naš primarni građevinski materijal zbog njegove fleksibilnosti dizajna", nastavio je Carroll. “Zanimanje za ledena okruženja relativno je veliko zbog istraživanja vezanih uz klimatske promjene, kao i izvanzemaljskih istraživanja. Korištenje leda kao građevinskog materijala omogućuje nam popravak robota u hodu, produžujući ukupni radni vijek sustava dok prikuplja podatke u ovim udaljenim i surovim okruženjima.”

Ovo, naravno, ne bi moralo biti negdje tako daleko kao Enceladus. Moglo bi biti negdje bliže kući, poput Antarktike, gdje roboti na daljinsko upravljanje također mogu biti korisni za provođenje istraživanja. U svakom slučaju, kada se elementi počnu trošiti ili kvariti, novi se mogu stvoriti kao zamjena, na isti način na koji se biološka tijela mogu regenerirati.

Istraživači su do sada napravili demo robota s dokazom koncepta koji može raditi određeno vrijeme u oba sobna temperatura i okruženja ispod ništice, putovanje preko tvrdih gumenih površina i penjanje po zaleđenim, nagnutim rampe. Zajedno s ledenim tijelom, koristi Arduino Micro mikrokontroler, Bluetooth modul i nekoliko drugih proizvedenih komponenti.

Još je dug put

Međutim, još je rano. Jedna je stvar dokazati da robot s tijelom napravljenim od leda može funkcionirati. Ali veliki, i vrlo težak, dio projekta - autonomna proizvodnja komponenti leda - tek treba biti prikazan. Istraživači razmatraju više pristupa, uključujući 3D ispis, kalupljenje i strojnu obradu, od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke.

"Naš neposredni cilj je dizajnirati spoj modula koji će nam omogućiti automatizaciju procesa sastavljanja", rekao je Carroll. “Moći ćemo koristiti automatizaciju za spajanje naših pokretača s ledom umjesto da ručno gradimo robota. U vezi s tim, razvijamo krajnji efektor za manipulaciju blokovima leda bez njihovog trajnog deformiranja, kao što bi se dogodilo korištenjem tradicionalnih spojnica poput vijaka.”

Nastavio je: “Zanimljiv dizajnerski izazov koji moramo riješiti s oba ova smjera je osigurati da mi maksimizirajte snagu veze dok je količina energije koja se koristi za spajanje komponenti s ledom minimizirao. U udaljenim sredinama energija je cijenjena roba. Sustavi kao što je IceBot bit će učinkoviti samo ako uzmemo u obzir potrošnju energije kada ih projektiramo.”

Ovakvi projekti samo će postati važniji. U pionirskoj tradiciji, mogućnost korištenja novih, lokalnih materijala za sve od uzgoj hrane do građenje staništa je ključni dio preživljavanja — i napredovanja — u svemiru. Roboti koji se ne moraju slati, uz ogromne troškove, sa Zemlje kamo god trebaju ići još su jedan dio slagalice.

Rad koji opisuje projekt IceBot pod nazivom "Roboti napravljeni od leda: analiza proizvodnih tehnika”, nedavno je predstavljen na IROS-u (Međunarodna konferencija o inteligentnoj robotici i sustavima) 2020.

Preporuke urednika

• Evolvirajući, samoreplicirajući roboti su ovdje - ali ne brinite o ustanku
• Gledajte kako SpaceX vježba bijeg u hitnim slučajevima iz svoje kapsule Crew Dragon
• Doba ljudskog istraživanja je iza nas. Strojevi će to preuzeti odavde
• Solar Orbiter šalje prva mjerenja iz svemira samo nekoliko dana nakon lansiranja
• NASA-ina najnovija antena Deep Space Network primat će laserske signale s Marsa