IceBot の第一歩
「氷のロボットが動き始めたのは、土星の6番目に大きい衛星エンケラドゥスの極寒の世界の夜明けの頃でした。 5億マイルも離れたところから行進命令を受け取り、凍った探査機は氷点下数百度の温度でけいれんし、うなり声を上げ、ひび割れた。
コンテンツ
- ローバーのトラブル
- IceBotの登場
- まだまだ先は長い
「これらは、寒い冬の夜に放置された車のように、単に薄い氷の層で覆われただけのロボットではありませんでした。 代わりに、それらはほぼもっぱら大きな氷の塊から切り出されていました。 太陽系の最も魅惑的な未踏の世界の 1 つで、生命の探求によって活気づけられた、巨大な凍った彫刻がその表面を動かし、探査したのです。」
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ロボット構築の新しいコンセプトに関する記事を開くためのドラマチックで SF 的な方法はありますか? かなりの可能性があります。 しかし、もし グラスプラボ フィラデルフィアにあるペンシルバニア大学の (一般的なロボティクス、自動化、センシング、知覚のことです) は正しいです。これは長く SF のままではないかもしれません。
まあ、それはすぐに常識の範疇に入るかもしれません。
ローバーのトラブル
遠隔操作の探査機は、数十年前から宇宙探査の一環として使用されてきました。 NASA は、1971 年 7 月に月面に着陸したアポロ 15 号を皮切りに、3 つのアポロ計画に月面探査車を組み込みました。 火星探査車オポチュニティは、2004 年から 2019 年初頭までの 10 年半にわたり、火星で現役で使用されました。
しかし、この種の探索ロボットは頑丈に作られていますが、生存能力には限界があります。 の 車サイズの好奇心 鋭い岩がゴロゴロしている火星の表面を横切る途中で、タイヤに深刻な損傷を負いました。 「もし火星に整備士がいたら、NASAは今頃探査機キュリオシティを工場に持ち込んでいたかもしれない。」 Space.com をオープンしました.
一方、長期にわたるオポチュニティミッションは、2018年の激しい砂嵐の後、永久に暗礁に乗り上げた。 これによりソーラーパネルが見えなくなり、バッテリーが切れてしまいました。 NASAは最終的にミッションが失敗したことを認めるまで、さらに1年間粘りました。 早く、無礼な終わりを迎える. その一卵性双生児であるスピリットは、火星の砂に閉じ込められた後、2011年に死亡が確認された。
ロボットの製造には数百万ドルかかるかもしれないが、ロボットは数十億ドルの費用がかかる可能性のあるミッションの中心にあるため、これは問題である。 タイヤの損傷やソーラーパネルのほこりだけであっても、損傷や技術的な不運に見舞われた場合、 それは、それまでのすべての努力、つまり建設プロセス、ロケットの打ち上げ、着陸が、 何もない。 それは、パンクしたために新しいスーパーカーを道端に永久に放棄しなければならないようなものです。
だからこそ研究者たちは、自分自身を修復したり強化したりできるモジュール式ロボットを構築したいと考えているのです。 コストと物流の観点から代替品の発送が不可能なシナリオの場合 視点。 理論的には、自分自身や他のロボットの完全なレプリカを構築することも可能です。 これを行うために、彼らは地元の材料、たとえば氷の月の氷を利用するでしょう。
IceBotの登場
ここで、GRASP Lab の IceBot プロジェクトが登場します。 「IceBot は、氷から作られた初めてのロボットです。」 デビン・キャロルプロジェクトの筆頭著者である同氏はDigital Trendsに語った。 「[私たちの新作では、氷からロボットを作ることの実現可能性を示すために、概念実証の二輪ロボットを紹介します。 このテクノロジーの目的は、探査ロボットの自己修復、自己再構成、自己複製の機能を向上させることです。 このようなロボットを作成することで、私たちは真の自己複製システム、つまりローカル環境の材料を使用して自身を修復、強化、複製できるシステムに一歩近づくことができます。」
(IROS 2020) 氷から作られたロボット: 製造技術の分析
キャロルと協力者 マーク・イム は、見つかった材料を使用してロボットを構築する方法を模索することからプロジェクトを開始しました。 これは、地元の環境で見つかった機器をリサイクルして再利用できるようにすることで、遠隔地または敵対的な場所で運用されているシステムの堅牢性を拡張するのに役立ちます。
「私たちは、設計の柔軟性から主な建築材料として氷を使用することにしました」とキャロル氏は続けました。 「気候変動に関する研究や地球外探査のため、氷環境への関心は比較的高いです。 氷を建築材料として使用することで、ロボットをその場で修理することができ、遠隔地で過酷な環境でデータを収集するシステムの総動作寿命を延ばすことができます。」
もちろん、エンケラドゥスのような遠く離れた場所である必要はありません。 それは南極のような身近な場所かもしれません。そこでは遠隔操作のロボットも研究に役立ちます。 いずれの場合も、要素が磨耗したり壊れ始めたりすると、生体が再生するのと同じように、代替品として新しい要素が作成される可能性があります。
研究者らはこれまでのところ、両方の環境で一定期間動作できる概念実証のデモロボットを構築している。 室温および氷点下の環境、硬いゴムの表面の上を移動し、氷の斜面を登る スロープ。 氷の本体に加えて、Arduino Micro マイクロコントローラー、Bluetooth モジュール、およびその他のいくつかの製造コンポーネントを利用します。
まだまだ先は長い
ただし、まだ初期の段階です。 氷でできた体を持つロボットが機能することを証明することは別のことだ。 しかし、このプロジェクトの大きくて非常に難しい部分、つまり氷のコンポーネントを自律的に製造する部分はまだ実証されていません。 研究者らは3Dプリンティング、成型、機械加工など複数のアプローチを検討しているが、それぞれに長所と短所がある。
「私たちの当面の目標は、組み立てプロセスを自動化できるモジュールジョイントを設計することです」とキャロル氏は語った。 「ロボットを手動で構築するのではなく、自動化を使用してアクチュエーターを氷に接続できるようになります。 これに関連して、ネジなどの従来の留め具を使用する場合のように、氷のブロックを永久に変形させることなく操作するためのエンドエフェクターを開発しています。」
彼はさらに次のように続けました。「これらの両方の方向性で解決しなければならない興味深い設計上の課題は、 コンポーネントと氷を結合するために使用されるエネルギー量を最小限に抑えながら、結合強度を最大化します。 最小化された。 遠隔環境では、エネルギーは貴重品です。 IceBot のようなシステムは、設計時にエネルギー使用量を考慮した場合にのみ効果を発揮します。」
このようなプロジェクトは今後ますます重要になるでしょう。 パイオニアの伝統の中で、あらゆるものに新しい地元の材料を利用できるようになりました。 食べ物を育てる に 生息地の構築 それは宇宙で生き残り、繁栄するために重要な部分です。 莫大な費用をかけて地球から目的地まで輸送する必要のないロボットは、パズルのもう 1 つのピースです。
IceBot プロジェクトについて説明した「」というタイトルの論文氷から作られたロボット: 製造技術の分析」は、最近 IROS (インテリジェント ロボティクスとシステムに関する国際会議) 2020 で発表されました。
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