"Det är så de ger dig. De är under den förbannade marken!" Så säger Val McKee, den hyrda handen som spelades av Kevin Bacon i 1990-talets klassiska komedi varelse, Skakningar. McKee syftar på Graboids, en ryggradslös art av monstruösa jättemaskar som reser under jorden och trycker undan smuts medan de gräver.
Innehåll
- Sandmaskrankor går och gräver
- Grävande ormrobotar på månen
Folket vid University of California, Santa Barbara och Georgia Institute of Technology har arbetat på en robot som inte är en miljon mil från Graboids. Även om den för närvarande är mycket mindre och mycket mindre benägen att mumsa på intet ont anande boskap och människor, Det är inte desto mindre en tunneldriven, orminspirerad skapelse som kan gräva sig igenom jord eller mjuk sand. Och kanske, hävdar dess skapare, till och med en dag kan ytregoliten hittas på andra planeter. Är detta framtiden för rymdrovers som ännu inte kommer?
Rekommenderade videor
"Vi har utvecklat en typ av grävningsrobot som tar ett nytt tillvägagångssätt för grävning, genom att försöka minska motståndskrafterna istället för att bekämpa dem."
Nicholas Naclerio, en forskare inom maskiningenjör vid UC Santa Barbara, berättade för Digital Trends. "De tre principerna [som] gör det möjligt för den är spetsförlängning för att eliminera drag längs dess sidor, luftfluidisering till minska motståndskraften hos granulära media och asymmetri för att kontrollera lyftkrafter som produceras i horisontellt läge gräver.”Robotgrävning med spetsförlängning och granulär fluidisering
Sandmaskrankor går och gräver
Roboten i sig är förvånansvärt lågteknologisk. Dess kropp är gjord av ett lufttätt, ripstop nylontyg. Ett nylonrör förser spetsen med luft, som blåser undan partiklarna framför den för att rensa en stig när den rör sig under jorden. En fläta av kolfiber ger vridstyvhet, medan en teflonmantel minskar friktionen. Robotens rörelse drivs pneumatiskt av tryckluft eller kväve, vilket gör att den kan röra sig under ytan.
Naclerio sa att han inte var bekant med Skakningar Graboids (även om Sandmaskar av Dune Det är en annan historia.) Även om roboten definitivt var naturinspirerad, var den till synes inte alls baserad på maskar eller ormar.
"Vår robot är direkt inspirerad av växtrötter, som växer från sina spetsar för att sträcka sig djupt ner i jorden," sa Naclerio. "Genom att sträcka sig från spetsen undviker roboten friktion längs sidorna och kan vända i vilken riktning som helst. Vi hämtade också inspiration från den södra sandbläckfisken som driver ut en vattenstråle för att hjälpa till att gräva ner sig i havsbotten. Vår robot blåser luft från sin spets för att fluidisera sanden nära spetsen, vilket minskar kraften den behöver för att gräva ner i marken. Slutligen använde vi en asymmetrisk luftflödesriktning och en vinklad kil vid spetsen av roboten för att hjälpa till att kontrollera lyftkrafterna. Detta var inspirerat av sandfisködlan, som använder sitt kilformade huvud för att hjälpa den att gräva ner sig i sanden.”
Denna unika design hjälpte teamet att övervinna "lyftutmaningen" vid horisontell grävning. "När vi först försökte gräva horisontellt, dök vår robot alltid upp", sa han. "Det visar sig att ett symmetriskt föremål som rör sig horisontellt genom ett granulärt medium upplever lyft, eftersom det är lättare att trycka material upp och ur vägen än att komprimera det. Vi åtgärdade detta genom att blåsa luft rakt ner, för att minska hållfasthetsgradienten som orsakar lyft, och genom att lägga till [kilen] i spetsen av roboten."
Grävande ormrobotar på månen
Så vilka tillämpningar kan denna grävande orm/vinranka-robot ha då? Och, ännu viktigare, skulle det kunna skalas upp för att tränga undan stora mängder sand eller jord? "Vi tror att principerna som presenteras i detta dokument kan användas för att utöka kapaciteten hos konventionella grävningsmetoder, särskilt vid horisontell och styrbar grävning", säger Naclerio.
När det gäller användningsfall kan de mer fotgängare markbundna inkludera diverse dikesgrävningsaktiviteter. "En av de tidigaste visionerna vi hade för det här projektet är att roboten skulle gräva ner, under och upp på andra sidan av en uppfart för att installera en bevattnings- eller kommunikationsledning utan att behöva gräva ett dike", Naclerio sa. "Andra tillämpningar inkluderar sök och räddning, installation av geotermisk slinga, spannmålsinspektion och mer."
Det är det "mer", som inte är påträngande i slutet av spannmålsinspektionen, som gör det mest övertygande (och science fiction) användningsfallet av dem alla. "Vi tror att roboten är särskilt väl lämpad för torra, utomjordiska miljöer med låg gravitation, där reaktiva krafter kan vara svåra att producera", fortsatte Naclerio. "Exempel på tillämpningar inkluderar placering av termiska sensorer på Mars, vulkanutforskning av tunnel på månen, asteroidprovtagning eller förankring och utforskning av granulär is på Enceladus, en Saturnus måne."
Tanken på att använda denna teknik för att utforska miljöer med låg gravitation i rymden kan låta långsökt. Men teamet samarbetar för närvarande i ett projekt med NASA för att täcka några av dessa exakta applikationer. Vem vet: Kanske är maskrobotar i rymden inte riktigt så galna som det låter!
Ett papper som beskrev arbetet var nyligen publicerad i tidskriften Science Robotics.
Redaktörens rekommendationer
- Möt den spelföränderliga pitching-roboten som perfekt kan efterlikna alla mänskliga kast
- Reparationsrobot simmar genom oljeledningar och svetsar sprickor — utan att explodera
- Ballie är en rullande robot från Samsung som kan hjälpa till i det smarta hemmet
- Bopp det, vrid det, dra det, grepp det: MIT robothand kan plocka upp föremål med lätthet
- MIT: s ormrobot är designad för att krypa genom blodkärlen i hjärnan
