Ледени роботи би могли бити кључ за будућа истраживања свемира

„Било је око зоре на хладном свету Енцеладуса, шестог по величини месеца Сатурна, када су ледени роботи почели да се мешају. Примајући своја наређења за марш са удаљености од пола милијарде миља, смрзнути ровери су се трзали, брујали и пуцали на температурама стотинама степени испод тачке смрзавања.

„То нису били роботи који су једноставно били прекривени танким слојем леда, као аутомобил који је изостављен у хладној зимској ноћи. Уместо тога, исклесани су скоро искључиво из великих комада леда; џиновске, смрзнуте скулптуре које су се кретале и испитивале површину једног од најзанимљивијих неистражених светова Сунчевог система, анимиране потрагом за животом."

Драматичан, научнофантастични начин да отворите чланак о новом концепту за изградњу робота? Сасвим могуце. Али ако би истраживачи из ГРАСП Лаб (то је Генерал Роботицс, Аутоматион, Сенсинг, анд Перцептион) на Универзитету Пенсилваније у Филаделфији су тачни, ово можда неће остати научна фантастика још дуго.

Доврага, то би ускоро могло да потпадне под категорију здравог разума.

Проблем са Ровером

Ровери на даљинско управљање коришћени су као део истраживања свемира деценијама уназад. НАСА је укључила Лунар Ровинг Вехицлес у три своје Аполо мисије, почевши од Апола 15, који је слетео на Месец у јулу 1971. Марс Екплоратион Ровер Оппортунити је био у активној служби на црвеној планети деценију и по, од 2004. до почетка 2019. године.

Али док су ове врсте истраживачких робота направљене да буду робусне, постоји ограничење за њихову преживљавање. Тхе Цуриосити величине аутомобила покупио озбиљна оштећења на гумама док се пробијао преко површине Марса, зачињеног оштрим камењем. „Да је на Марсу било механичара, НАСА је можда до сада одвела ровер Цуриосити у радњу“, сматра Спаце.цом.

У међувремену, дуготрајна мисија Оппортунити заувек је пала у мрак након интензивне олује прашине 2018. Ово је заклонило његове соларне панеле, остављајући га да остане без батерије. НАСА се држала још годину дана пре него што је коначно признала да је мисија имала доћи до рано, без церемоније краја. Његов идентични близанац, Спирит, раније је проглашен мртвим 2011. након што је заглавио у марсовском песку.

Ово је проблем јер, иако роботи могу коштати милионе да се направе, они су у центру мисија које могу коштати милијарде долара. Ако претрпе штету или техничку несрећу, без обзира да ли су само оштећене гуме или прашина на соларним панелима, значи да је сав труд до тада — процес изградње, лансирање ракете, слетање — за ништа. То је као да морате заувек да напустите свој нови суперауто поред пута јер сте претрпели стан.

Зато истраживачи желе да направе модуларне роботе који се могу поправити или на други начин повећати у сценаријима у којима испорука замене једноставно није изводљива због трошкова и логистике перспектива. Они би чак, теоретски, могли да направе реплике себе или других робота у потпуности. Да би то урадили, користили би локалне материјале - као, рецимо, лед на леденом месецу.

Унесите ИцеБот

Овде се појављује пројекат ИцеБот ГРАСП Лаб-а. „ИцеБот је први робот ове врсте направљен од леда,“ Девин Царролл, главни аутор пројекта, рекао је за Дигитал Трендс. „[У нашем новом раду представљамо] робота на два точка са доказом концепта да покажемо изводљивост изградње робота од леда. Наша намера са овом технологијом је да унапредимо могућности самопоправке, само-реконфигурације и саморепликације робота за истраживање. У прављењу оваквог робота, ми смо корак ближе правом систему који се самореплицира – оном који може да користи материјале из локалног окружења да би се поправио, повећао и реплицирао.”

Керол и сарадник Марк Иим започели су свој пројекат истраживањем начина за прављење робота користећи пронађене материјале. Ово би помогло у проширењу робусности таквих система који раде на удаљеним или непријатељским локацијама омогућавајући им да рециклирају и поново користе опрему која је пронађена у локалном окружењу.

„Одлучили смо да користимо лед као наш примарни грађевински материјал због његове флексибилности дизајна“, наставио је Керол. „Интересовање за ледена окружења је релативно велико због истраживања која се односе на климатске промене, као и ванземаљска истраживања. Коришћење леда као грађевинског материјала нам омогућава да поправимо робота у ходу, продужавајући укупан радни век система док прикупља податке у овим удаљеним и суровим окружењима.

Ово, наравно, не би морало бити негде тако далеко као Енцеладус. То би могло бити негде ближе кући, попут Антарктика, где даљински контролисани роботи такође могу бити корисни за спровођење истраживања. У оба случаја, када елементи почну да се троше или кваре, нови се могу створити као замене, на исти начин на који се биолошка тела могу регенерисати.

Истраживачи су до сада изградили демо робота са доказом концепта који је у стању да ради током периода у оба окружења на собној температури и испод нуле, путовање преко тврдих гумених површина и пењање по леду, нагнуто рампе. Заједно са леденим телом, користи Ардуино микроконтролер, Блуетоотх модул и неколико других произведених компоненти.

Још је дуг пут до тога

Ипак, још су рани дани. Доказати да робот са телом направљеним од леда може да функционише је једна ствар. Али велики и веома тежак део пројекта - аутономна производња компоненти леда - тек треба да се демонстрира. Истраживачи разматрају вишеструке приступе, укључујући 3Д штампање, обликовање и машинску обраду, од којих сваки има своје предности и недостатке.

„Наш непосредни циљ је да дизајнирамо спој модула који ће нам омогућити да аутоматизујемо процес монтаже“, рекао је Керол. „Моћи ћемо да користимо аутоматизацију да спојимо наше актуаторе са ледом уместо да ручно правимо робота. У вези са овим, развијамо крајњи ефектор за манипулацију блоковима леда без њиховог трајног деформисања, као што би се десило употребом традиционалних причвршћивача као што су шрафови.

Он је наставио: „Занимљив изазов дизајна који морамо да решимо са оба ова правца је да обезбедимо да ми максимизирати снагу везе док је количина енергије која се користи за спајање компоненти са ледом минимизирана. У удаљеним срединама, енергија је цењена роба. Системи као што је ИцеБот ће бити ефикасни само ако узмемо у обзир потрошњу енергије када их дизајнирамо.

Овакви пројекти ће постати само важнији. У пионирској традицији, могућност коришћења нових, локалних материјала за све од узгој хране до грађење станишта је кључни део преживљавања — и напредовања — у свемиру. Роботи који не морају да се испоручују, уз велике трошкове, са Земље где год треба да оду су још један део слагалице.

Рад који описује пројекат ИцеБот, под насловом „Роботи направљени од леда: анализа производних техника”, недавно је представљен на ИРОС-у (Међународна конференција о интелигентној роботици и системима) 2020.

Препоруке уредника

• Роботи који се самореплицирају су ту - али не брините о устанку
• Гледајте како СпацеКс вежба хитно бекство из своје капсуле Црев Драгон
• Доба људског истраживања је иза нас. Машине ће то узети одавде
• Солар Орбитер шаље прва мерења из свемира само неколико дана након лансирања
• Најновија НАСА-ина антена Дееп Спаце Нетворк примаће ласерске сигнале са Марса