"Det er slik de gir deg. De er under den fordømte bakken!» Så sier Val McKee, den innleide hånden spilt av Kevin Bacon i 1990-tallets klassiske komedieskapning, Skjelving. McKee sikter til Graboids, en virvelløse art av monstrøse gigantiske ormer som reiser under jorden og skyver skitt til side mens de graver.
Innhold
- Sandormvine graver
- Gravende slangeroboter på månen
Folkene ved University of California, Santa Barbara og Georgia Institute of Technology har jobbet med en robot som ikke er en million miles fra Graboids. Selv om den for øyeblikket er mye mindre, og langt mindre tilbøyelig til å gumle på intetanende storfe og mennesker, det er ikke desto mindre en tunneldrivende, slangeinspirert skapelse som er i stand til å grave seg gjennom jord eller myk sand. Og kanskje, hevder skaperne, selv en dag overflateregolitten funnet på andre planeter. Er dette fremtiden for romfart som skal komme?
Anbefalte videoer
"Vi har utviklet en type graverobot som tar en ny tilnærming til graving, ved å prøve å redusere motstandskrefter i stedet for å bekjempe dem."
Nicholas Naclerio, en utdannet maskiningeniørstudent ved UC Santa Barbara, fortalte Digital Trends. "De tre prinsippene [som] gjør det mulig for den er spissforlengelse for å eliminere drag langs sidene, luftfluidisering til redusere motstandskraften til granulære medier, og asymmetri for å kontrollere løftekrefter produsert i horisontal graver.»Robotgraving med spissforlengelse og granulær fluidisering
Sandormvine graver
Roboten i seg selv er overraskende lavteknologisk. Kroppen er laget av et lufttett, ripstop nylonstoff. Et nylonrør tilfører luft til tuppen, som blåser til side partikkelen foran den for å rydde en sti mens den beveger seg under jorden. En karbonfiberflette gir vridningsstivhet, mens en teflonkappe reduserer friksjonen. Robotens bevegelse er pneumatisk drevet av trykkluft eller nitrogen, slik at den kan bevege seg under overflaten.
Naclerio sa at han ikke var kjent med Skjelving Graboids (selv om Sandormer av Dune er en annen historie.) Selv om roboten definitivt var naturinspirert, var den tilsynelatende ikke basert på ormer eller slanger i det hele tatt.
"Roboten vår er direkte inspirert av planterøtter, som vokser fra tuppene og strekker seg dypt ned i jorden," sa Naclerio. «Ved å strekke seg fra tuppen, unngår roboten friksjon langs sidene, og kan snu i alle retninger. Vi hentet også inspirasjon fra den sørlige sandblekkspruten som driver ut en vannstråle for å hjelpe med å grave ned i havbunnen. Roboten vår blåser luft fra spissen for å fluidisere sanden nær spissen, noe som reduserer kraften den trenger for å grave seg ned i bakken. Til slutt brukte vi en asymmetrisk luftstrømretning og vinklet kile på spissen av roboten for å hjelpe til med å kontrollere løftekreftene. Dette ble inspirert av sandfiskøglen, som bruker det kileformede hodet for å hjelpe den med å grave seg ned i sand.»
Denne unike designen hjalp teamet med å overvinne "løftingsutfordringen" i horisontal graving. "Da vi først prøvde å grave horisontalt, dukket roboten vår alltid opp," sa han. "Det viser seg at et symmetrisk objekt som beveger seg horisontalt gjennom et granulært medium opplever løft, fordi det er lettere å skyve materiale opp og ut av veien enn det er å komprimere det ned. Vi løste dette ved å blåse luft rett ned, for å redusere styrkegradienten som forårsaker løft, og ved å legge til kilen til spissen av roboten.»
Gravende slangeroboter på månen
Så hvilke bruksområder kan denne gravende slangen/vineroboten ha? Og enda viktigere, kan den skaleres opp for å fortrenge store mengder sand eller jord? "Vi tror at prinsippene presentert i denne artikkelen kan brukes til å utvide mulighetene til konvensjonelle gravemetoder, spesielt ved horisontal og styrbar graving," sa Naclerio.
Når det gjelder bruksområder, kan de mer fotgjengere terrestriske omfatte diverse grøftegravingsaktiviteter. "En av de tidligste visjonene vi hadde for dette prosjektet, er at roboten skulle grave seg ned, under og opp på andre siden av en innkjørsel for å installere en vannings- eller kommunikasjonslinje uten å måtte grave en grøft,» Naclerio sa. "Andre applikasjoner inkluderer søk og redning, installasjon av geotermisk sløyfe, kornmagasininspeksjon og mer."
Det er det "mer", plassert ikke påtrengende på slutten av kornmagasininspeksjonen, som gir den mest overbevisende (og science fiction) brukssaken av dem alle. "Vi tror at roboten er spesielt godt egnet for tørre, utenomjordiske miljøer med lav tyngdekraft, der reaktive krefter kan være vanskelig å produsere," fortsatte Naclerio. "Eksempler på bruksområder inkluderer plassering av termisk sensor på Mars, utforskning av vulkansk tunnel på månen, prøvetaking eller forankring av asteroider og utforskning av granulær is på Enceladus, en måne til Saturn."
Ideen om å bruke denne teknikken til å utforske miljøer med lav tyngdekraft i rommet høres kanskje langsøkt ut. Imidlertid samarbeider teamet for tiden om et prosjekt med NASA for å dekke noen av disse eksakte applikasjonene. Hvem vet: Kanskje ormeroboter i verdensrommet ikke er fullt så gale som det høres ut!
Et papir som beskriver arbeidet var nylig publisert i tidsskriftet Science Robotics.
Redaktørenes anbefalinger
- Møt den skiftende pitching-roboten som perfekt kan etterligne ethvert menneskekast
- Reparasjonsrobot svømmer gjennom oljerørledninger og sveiser sprekker - uten å eksplodere
- Ballie er en rullende robot fra Samsung som kan hjelpe rundt det smarte hjemmet
- Bopp den, vri den, trekk den, grip den: MIT-robothånd kan enkelt plukke opp gjenstander
- MITs slangerobot er designet for å krype gjennom blodårene i hjernen
