ყინულის რობოტები შეიძლება იყოს მომავალი კოსმოსური კვლევის გასაღები

„სატურნის სიდიდით მეექვსე მთვარე ენცელადუსის ყინულოვან სამყაროში ზუსტად გამთენიისას ყინულის რობოტებმა დაიწყეს არევა. გაყინული როვერები, რომლებიც იღებდნენ მარშის ბრძანებებს ნახევარი მილიარდი მილის დაშორებით, იკუმშებოდნენ, გუგუნებდნენ და გაბზარავდნენ ასობით გრადუსით დაბალ ტემპერატურაზე.

”ეს არ იყო რობოტები, რომლებიც უბრალოდ დაფარული იყო ყინულის თხელი ფენით, როგორც მანქანა, რომელიც გამოტოვებულია ზამთრის ცივ ღამეს. სამაგიეროდ, ისინი თითქმის ექსკლუზიურად ყინულის დიდი ნაჭრებისგან იყო გამოთლილი; გიგანტური, გაყინული სკულპტურები, რომლებიც მოძრაობდნენ და იკვლევდნენ მზის სისტემის ერთ-ერთი ყველაზე მომხიბვლელად შეუსწავლელი სამყაროს ზედაპირს, სიცოცხლის ძიებით ანიმაციური.

დრამატული, სამეცნიერო ფანტასტიკის გზა რობოტების მშენებლობის ახალი კონცეფციის შესახებ სტატიის გასახსნელად? სავსებით შესაძლებელია. მაგრამ თუ მკვლევარები GRASP ლაბორატორია (ეს არის ზოგადი რობოტიკა, ავტომატიზაცია, ზონდირება და აღქმა) ფილადელფიის პენსილვანიის უნივერსიტეტში სწორია, ეს შეიძლება კიდევ დიდხანს არ დარჩეს სამეცნიერო ფანტასტიკად.

ჰეკ, ის შეიძლება მალე მოხვდეს საღი აზრის კატეგორიაში.

უბედურება როვერთან

დისტანციური მართვადი როვერები ათწლეულების წინ გამოიყენებოდა კოსმოსური ძიების ნაწილად. NASA-მ მთვარის სატრანსპორტო საშუალებები ჩართო აპოლოს სამ მისიაში, დაწყებული Apollo 15-ით, რომელიც მთვარეზე 1971 წლის ივლისში დაეშვა. Mars Exploration Rover Opportunity აქტიურ მომსახურებაში იყო წითელ პლანეტაზე ათწლე-ნახევრის განმავლობაში, 2004 წლიდან 2019 წლის დასაწყისამდე.

მაგრამ მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტიპის საძიებო რობოტები შექმნილია იმისათვის, რომ იყოს ძლიერი, არსებობს მათი გადარჩენის ზღვარი. The მანქანის ზომის Curiosity აიღო საბურავის სერიოზული დაზიანება მარსის ზედაპირზე გავლისას, წიწაკა, როგორც ეს არის ბასრი კლდეებით. „მარსზე მექანიკა რომ ყოფილიყო, ნასამ შესაძლოა ახლა მაღაზიაში წაიღო Curiosity როვერი. გამოთქვა აზრი Space.com.

იმავდროულად, გრძელვადიანი Opportunity მისია სამუდამოდ ჩაბნელდა 2018 წელს ძლიერი მტვრის ქარიშხლის შემდეგ. ამან დაჩრდილა მისი მზის პანელები, რის გამოც ბატარეა ამოიწურა. NASA-მ კიდევ ერთი წელი გააგრძელა, სანამ საბოლოოდ აღიარებდა, რომ მისია ჰქონდა მიაღწიოს ადრეულ, არაცერემონიულ დასასრულს. მისი იდენტური ტყუპისცალი, სპირიტი, ადრე 2011 წელს გარდაცვლილად გამოცხადდა მარსის ქვიშაში ჩარჩენის შემდეგ.

ეს პრობლემაა, რადგან, მიუხედავად იმისა, რომ რობოტების დამზადება შესაძლოა მილიონები დაჯდეს, ისინი იმ მისიების ცენტრში არიან, რომლებიც შეიძლება მილიარდობით დოლარი დაჯდეს. თუ ისინი განიცდიან დაზიანებას ან ტექნიკურ უბედურებას, არ აქვს მნიშვნელობა ეს მხოლოდ დაზიანებული საბურავებია თუ მტვერი მზის პანელებზე, ეს ნიშნავს, რომ მანამდე მთელი ძალისხმევა - მშენებლობის პროცესი, რაკეტის გაშვება, დაშვება - არის ამისთვის არაფერი. ეს იგივეა, რომ გზის პირას სამუდამოდ მიატოვო შენი ახალი სუპერმანქანა, რადგან ბინა დაგეზარა.

ამიტომ მკვლევარებს სურთ შექმნან მოდულური რობოტები, რომლებსაც შეუძლიათ საკუთარი თავის შეკეთება ან სხვაგვარად გაზრდა იმ სცენარებში, როდესაც ჩანაცვლებითი მიწოდება უბრალოდ შეუძლებელია ღირებულებისა და ლოგისტიკის მიხედვით პერსპექტივა. მათ თეორიულადაც კი შეეძლოთ საკუთარი თავის ან მთლიანად სხვა რობოტების ასლების შექმნა. ამისათვის ისინი გამოიყენებდნენ ადგილობრივ მასალებს - მაგალითად, ყინულის მთვარეზე.

შეიყვანეთ IceBot

სწორედ აქ ვლინდება GRASP Lab-ის IceBot პროექტი. "IceBot არის პირველი რობოტი, რომელიც დამზადებულია ყინულისგან." დევინ კეროლიგანუცხადა Digital Trends-ს პროექტის წამყვანმა ავტორმა. ”[ჩვენს ახალ ნამუშევარში წარმოგიდგენთ] კონცეფციის დამადასტურებელ, ორბორბლიან რობოტს, რომელიც აჩვენებს ყინულისგან რობოტების შექმნის შესაძლებლობას. ამ ტექნოლოგიის ჩვენი მიზანია გავაუმჯობესოთ საძიებო რობოტების თვითშეკეთების, თვითრეკონფიგურაციისა და თვითრეპლიკაციის შესაძლებლობები. ასეთი რობოტის შექმნისას ჩვენ ერთი ნაბიჯით მივუახლოვდით ნამდვილ თვითგამრავლების სისტემას – სისტემას, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს მასალები ადგილობრივი გარემოდან საკუთარი თავის შესაკეთებლად, გაზრდისა და რეპლიკაციისთვის.”

კეროლი და თანამშრომელი მარკ იმი დაიწყო მათი პროექტი ნაპოვნი მასალების გამოყენებით რობოტების აგების გზების შესწავლით. ეს ხელს შეუწყობს ასეთი სისტემების გამძლეობის გაფართოებას, რომლებიც მუშაობენ შორეულ ან მტრულ ადგილებში, რაც მათ საშუალებას მისცემს გადაამუშავონ და ხელახლა გამოიყენონ აღჭურვილობა, რომელიც ნაპოვნია ადგილობრივ გარემოში.

„ჩვენ ავირჩიეთ ყინული გამოგვეყენებინა, როგორც ძირითადი სამშენებლო მასალა, მისი დიზაინის მოქნილობის გამო“, - განაგრძო კეროლმა. „ყინულოვანი გარემოს მიმართ ინტერესი შედარებით მაღალია კლიმატის ცვლილებასთან დაკავშირებული კვლევების გამო, ისევე როგორც არამიწიერი გამოკვლევებით. ყინულის, როგორც სამშენებლო მასალის გამოყენება საშუალებას გვაძლევს შევაკეთოთ რობოტი ფრენის დროს, გავახანგრძლივოთ სისტემის მთლიანი მოქმედების ვადა, რადგან ის აგროვებს მონაცემებს ამ შორეულ და მკაცრ გარემოში.”

რა თქმა უნდა, ეს არ უნდა იყოს ისეთი შორს, როგორც ენცელადუსი. ეს შეიძლება იყოს სადღაც სახლთან უფრო ახლოს, მაგალითად ანტარქტიდაში, სადაც დისტანციური მართვის რობოტები ასევე გამოდგება კვლევის ჩასატარებლად. ორივე შემთხვევაში, როდესაც ელემენტები იწყებენ ცვეთას ან ნგრევას, ახლები შეიძლება შეიქმნას შემცვლელად, ისევე როგორც ბიოლოგიურ სხეულებს შეუძლიათ რეგენერაცია.

მკვლევარებმა აქამდე შექმნეს კონცეფციის დამადასტურებელი დემო რობოტი, რომელსაც შეუძლია გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მუშაობა ორივეში. ოთახის ტემპერატურისა და ნულოვანი გარემო, მყარ რეზინის ზედაპირებზე გადაადგილება და ყინულზე ასვლა, დახრილი პანდუსები. ყინულის სხეულთან ერთად, ის იყენებს Arduino Micro მიკროკონტროლერს, Bluetooth მოდულს და რამდენიმე სხვა წარმოებულ კომპონენტს.

ჯერ კიდევ დიდი გზაა გასავლელი

თუმცა ჯერ ადრეა. იმის დამტკიცება, რომ ყინულისგან დამზადებული სხეულით რობოტს შეუძლია ფუნქციონირება, ერთია. მაგრამ პროექტის დიდი და ძალიან რთული ნაწილი - ყინულის კომპონენტების ავტონომიურად წარმოება - ჯერ არ არის დემონსტრირებული. მკვლევარები განიხილავენ მრავალ მიდგომას, მათ შორის 3D ბეჭდვას, ჩამოსხმას და დამუშავებას, რომელთაგან თითოეულს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები.

”ჩვენი უახლოესი მიზანია შევიმუშაოთ მოდულის სახსარი, რომელიც მოგვცემს საშუალებას მოვახდინოთ შეკრების პროცესის ავტომატიზაცია,” - თქვა კეროლმა. „ჩვენ შეგვეძლება გამოვიყენოთ ავტომატიზაცია, რათა შევუერთდეთ ჩვენს ამძრავებს ყინულთან, ვიდრე რობოტის ხელით აშენებას. ამასთან ერთად, ჩვენ ვამუშავებთ ბოლო ეფექტორს ყინულის ბლოკებით მანიპულირებისთვის მათი მუდმივი დეფორმაციის გარეშე, როგორც ეს მოხდება ტრადიციული შესაკრავების გამოყენებით, როგორიცაა ხრახნები.

მან განაგრძო: „საინტერესო დიზაინის გამოწვევა, რომელიც ორივე ამ მიმართულებით უნდა გადავჭრათ, არის იმის უზრუნველყოფა, რომ ჩვენ მაქსიმალური კავშირის სიძლიერე, ხოლო ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გამოიყენება კომპონენტების ყინულთან შესაერთებლად მინიმუმამდე დაყვანილი. შორეულ გარემოში ენერგია ღირებული საქონელია. IceBot-ის მსგავსი სისტემები ეფექტური იქნება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ გავითვალისწინებთ ენერგიის მოხმარებას მათი დიზაინის დროს.

მსგავსი პროექტები მხოლოდ უფრო მნიშვნელოვანი გახდება. პიონერული ტრადიციის თანახმად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ახალი, ადგილობრივი მასალები ყველაფრისთვის მზარდი საკვები რომ ჰაბიტატების აშენება კოსმოსში გადარჩენისა და აყვავების გადამწყვეტი ნაწილია. რობოტები, რომლებიც არ უნდა გაიგზავნოს, დიდი ხარჯებით, დედამიწიდან იქამდე, სადაც უნდა წავიდნენ, თავსატეხის კიდევ ერთი ნაწილია.

ნაშრომი, რომელიც აღწერს IceBot პროექტს, სახელწოდებით ”ყინულისგან დამზადებული რობოტები: წარმოების ტექნიკის ანალიზი”, ცოტა ხნის წინ წარმოდგენილი იყო IROS-ზე (ინტელექტუალური რობოტიკისა და სისტემების საერთაშორისო კონფერენცია) 2020 წ.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• განვითარებადი, თვითგანმეორებადი რობოტები აქ არის - მაგრამ არ ინერვიულოთ აჯანყებაზე
• უყურეთ SpaceX-ის პრაქტიკაში გადაუდებელ გაქცევას მისი Crew Dragon კაფსულიდან
• კაცობრიობის ძიების ეპოქა ჩვენს უკანაა. მანქანები მას აქედან წაიღებენ
• Solar Orbiter აგზავნის პირველ გაზომვებს კოსმოსიდან გაშვებიდან რამდენიმე დღის შემდეგ
• NASA-ს უახლესი ღრმა კოსმოსური ქსელის ანტენა მიიღებს ლაზერულ სიგნალებს მარსიდან