‘Zo hebben ze je te pakken gekregen. Ze zitten verdomd onder de grond!’ Dat zegt Val McKee, de ingehuurde hand gespeeld door Kevin Bacon in de klassieke komische wezensfilm uit 1990: Tremoren. McKee verwijst naar de Graboids, een ongewervelde soort monsterlijke gigantische wormen die ondergronds reizen en vuil opzij duwen terwijl ze graven.
Inhoud
- Zandwormranken gaan graven
- Gravende slangenrobots op de maan
De mensen van de Universiteit van Californië, Santa Barbara en het Georgia Institute of Technology hebben gewerkt aan een robot die nog geen miljoen kilometer verwijderd is van de Graboids. Hoewel het momenteel een stuk kleiner is en veel minder geneigd is om nietsvermoedend vee en mensen op te eten, het is niettemin een tunnelende, op slangen geïnspireerde creatie die zich door aarde of zacht zand kan graven. En misschien, zo beweren de makers, zelfs op een dag de oppervlakte-regoliet die op andere planeten werd aangetroffen. Is dit de toekomst van ruimterovers die nog moet komen?
Aanbevolen video's
“We hebben een type graafrobot ontwikkeld die een nieuwe benadering van graven hanteert, door te proberen de weerstandskrachten te verminderen in plaats van ze te bestrijden,” Nicolaas Naclerio, een afgestudeerde student-onderzoeker werktuigbouwkunde aan UC Santa Barbara, aan Digital Trends. “De drie principes [die] dit mogelijk maken zijn het verlengen van de punt om weerstand langs de zijkanten te elimineren, en luchtfluïdisatie verminder de weerstandskracht van korrelige media en asymmetrie om de liftkrachten die in horizontaal worden geproduceerd te beheersen graven.”
Robotachtig graven met puntverlenging en granulaire fluïdisatie
Zandwormranken gaan graven
De robot zelf is verrassend low-tech. De behuizing is gemaakt van luchtdicht ripstop nylon. Een nylon buis levert lucht aan de punt, die de deeltjes ervoor opzij schiet om een pad vrij te maken terwijl het zich ondergronds voortbeweegt. Een koolstofvezelvlecht zorgt voor torsiestijfheid, terwijl een teflonmantel de wrijving vermindert. De beweging van de robot wordt pneumatisch aangedreven door perslucht of stikstof, waardoor hij onder het oppervlak kan bewegen.
Naclerio zei dat hij niet bekend was met de Tremoren Graboids (hoewel de Zandwormen van Duin is een ander verhaal.) Hoewel de robot beslist door de natuur geïnspireerd was, was hij schijnbaar helemaal niet gebaseerd op wormen of slangen.
“Onze robot is rechtstreeks geïnspireerd door plantenwortels, die vanaf hun uiteinden groeien en zich diep in de grond uitstrekken”, zegt Naclerio. “Door zich vanaf de punt uit te strekken, vermijdt de robot wrijving langs de zijkanten en kan hij in elke richting draaien. We hebben ons ook laten inspireren door de zuidelijke zandoctopus, die een waterstraal uitblaast om zich in de zeebodem te nestelen. Onze robot blaast lucht vanaf de punt om het zand nabij de punt vloeibaar te maken, waardoor de kracht die nodig is om zich in de grond te graven wordt verminderd. Ten slotte hebben we een asymmetrische luchtstroomrichting en een schuine wig aan de punt van de robot gebruikt om de hefkrachten onder controle te houden. Dit is geïnspireerd op de zandvishagedis, die zijn wigvormige kop gebruikt om zich in het zand te nestelen.”
Dit unieke ontwerp hielp het team de ‘uitdaging van de lift’ bij horizontaal graven te overwinnen. “Toen we voor het eerst horizontaal probeerden te graven, kwam onze robot altijd boven water,” zei hij. “Het blijkt dat een symmetrisch object dat horizontaal door een korrelig medium beweegt, lift ervaart, omdat het gemakkelijker is om materiaal omhoog en uit de weg te duwen dan om het samen te drukken. We hebben dit aangepakt door lucht recht naar beneden te blazen, de krachtgradiënt die lift veroorzaakt te verminderen, en door [de] wig aan de punt van de robot toe te voegen.”
Gravende slangenrobots op de maan
Dus welke toepassingen zou deze gravende slang/wijnstokrobot dan kunnen hebben? En, nog belangrijker: kan het worden opgeschaald om grote hoeveelheden zand of aarde te verplaatsen? "Wij zijn van mening dat de principes die in dit artikel worden gepresenteerd, kunnen worden gebruikt om de mogelijkheden van conventionele graafmethoden uit te breiden, vooral bij horizontaal en bestuurbaar graven", aldus Naclerio.
Wat gebruiksscenario's betreft, kunnen de meer voor voetgangers bestemde landtoepassingen diverse greppelgraafactiviteiten omvatten. “Een van de eerste visies die we voor dit project hadden, is dat de robot zich onder, onder en boven de grond zou ingraven. andere kant van een oprit om een irrigatie- of communicatielijn aan te leggen zonder dat er een greppel hoeft te worden gegraven”, zegt Naclerio gezegd. “Andere toepassingen zijn onder meer zoek- en reddingsacties, de installatie van geothermische lussen, inspectie van graanschuren en meer.”
Het is dat ‘meer’, niet opdringerig aan het einde van graanschuurinspectie, dat zorgt voor de meest overtuigende (en sciencefiction) use-case van allemaal. “Wij denken dat de robot bijzonder geschikt is voor droge, buitenaardse omgevingen met weinig zwaartekracht, waar reactieve krachten moeilijk te produceren zijn”, vervolgt Naclerio. “Voorbeeldtoepassingen zijn onder meer de plaatsing van thermische sensoren op Mars, verkenning van vulkanische tunnels op de maan, bemonstering of verankering van asteroïden, en verkenning van korrelig ijs op Enceladus, een maan van Saturnus.”
Het idee om deze techniek te gebruiken verken omgevingen met lage zwaartekracht in de ruimte klinkt misschien vergezocht. Het team werkt momenteel echter samen aan een project met NASA om enkele van deze exacte toepassingen te dekken. Wie weet: misschien zijn wormrobots in de ruimte toch niet zo gek als het klinkt!
Er was een document waarin het werk werd beschreven onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Science Robotics.
Aanbevelingen van de redactie
- Maak kennis met de baanbrekende pitchingrobot die elke menselijke worp perfect kan nabootsen
- Reparatierobot zwemt door oliepijpleidingen en last scheuren – zonder te exploderen
- Ballie is een rollende robot van Samsung die kan helpen in het slimme huis
- Klop erop, draai eraan, trek eraan, pak hem vast: de MIT-robothand kan gemakkelijk voorwerpen oppakken
- De slangenrobot van MIT is ontworpen om door bloedvaten in de hersenen te kruipen
