Buz Robotları Gelecekteki Uzay Araştırmalarının Anahtarı Olabilir

“Satürn'ün altıncı en büyük ayı Enceladus'un soğuk dünyasında buz robotları hareket etmeye başladığında şafak vaktiydi. Yürüme emirlerini yarım milyar mil uzaktan alan donmuş geziciler, donma noktasının yüzlerce derece altındaki sıcaklıklarda seğiriyor, uğultu yapıyor ve çatlıyordu.

“Bunlar, soğuk bir kış gecesinde dışarıda bırakılan bir araba gibi ince bir buz tabakasıyla kaplanmış robotlar değildi. Bunun yerine neredeyse tamamen büyük buz parçalarından yontulmuşlardı; Güneş sisteminin en merak uyandırıcı derecede keşfedilmemiş dünyalarından birinin yüzeyini hareket ettiren ve araştıran, yaşam arayışıyla canlandırılan dev, donmuş heykeller.”

Robot yapımına yönelik yeni bir konseptle ilgili bir makaleyi açmanın dramatik, bilim kurgu yolu mu? Büyük olasılıkla. Ama eğer araştırmacılar GRASP Laboratuvarı (yani Genel Robotik, Otomasyon, Algılama ve Algılama) Philadelphia'daki Pensilvanya Üniversitesi'ndeki araştırmalar doğrudur, bu çok uzun süre bilim kurgu olarak kalmayabilir.

Kahretsin, çok yakında sağduyu kategorisine girebilir.

Rover'la ilgili sorun

Uzaktan kumandalı geziciler, onlarca yıl öncesine dayanan uzay araştırmalarının bir parçası olarak kullanılıyordu. NASA, Temmuz 1971'de aya inen Apollo 15'ten başlayarak, üç Apollo görevine Ay Gezici Araçlarını dahil etti. Mars Keşif Gezicisi Fırsatı, 2004'ten 2019'un başına kadar on beş yıl boyunca kızıl gezegende aktif hizmetteydi.

Ancak bu tür keşif robotları sağlam olacak şekilde tasarlanmış olsa da hayatta kalma kabiliyetlerinin bir sınırı var. araba büyüklüğünde Merak keskin kayalarla kaplı Mars yüzeyinde ilerlerken ciddi lastik hasarı aldı. "Mars'ta tamirciler olsaydı, NASA şimdiye kadar Curiosity gezginini atölyeye götürmüş olabilirdi." Space.com'a görüş verildi.

Bu arada, uzun süredir devam eden Opportunity misyonu, 2018'deki yoğun toz fırtınasının ardından tamamen karanlığa gömüldü. Bu, güneş panellerini gizleyerek pilinin bitmesine neden oldu. NASA, nihayet görevin gerçekleştiğini kabul edene kadar bir yıl daha dayandı. erken ve belirsiz bir sona varmak. Tek yumurta ikizi Spirit'in daha önce 2011 yılında Mars kumuna sıkışıp kaldıktan sonra öldüğü açıklanmıştı.

Bu bir sorun çünkü robotların yapımı milyonlarca dolara mal olsa da milyarlarca dolara mal olabilecek görevlerin merkezinde yer alıyorlar. Hasar veya teknik bir arızaya maruz kalmaları durumunda, ister sadece hasarlı lastikler isterse güneş panellerindeki toz olsun, bu, o zamana kadar olan tüm çabanın (inşaat süreci, roket fırlatma, iniş) amaçlandığı anlamına geliyor. hiçbir şey. Bu, yeni süper arabanızı, bir daireniz acı çektiği için yol kenarında tamamen terk etmek zorunda kalmanız gibi bir şey.

Bu nedenle araştırmacılar kendilerini onarabilecek veya başka şekilde geliştirebilecek modüler robotlar yapmak istiyorlar Yenisini göndermenin maliyet ve lojistik açısından mümkün olmadığı senaryolarda perspektif. Hatta teorik olarak kendilerinin veya diğer robotların tamamen kopyalarını bile yapabilirler. Bunu yapmak için, örneğin buzlu aydaki buz gibi yerel malzemeleri kullanacaklardı.

IceBot'a girin

GRASP Lab'ın IceBot projesinin devreye girdiği yer burasıdır. “IceBot, buzdan yapılmış türünün ilk örneği bir robot” Devin CarrollProjenin başyazarı Digital Trends'e şunları söyledi: "Yeni çalışmamızda, buzdan robot yapmanın fizibilitesini göstermek için konsept kanıtı, iki tekerlekli bir robot sunuyoruz. Bu teknolojiyle amacımız, keşif robotlarının kendi kendini onarma, kendi kendini yeniden yapılandırma ve kendini kopyalama yeteneklerini geliştirmektir. Bunun gibi bir robot yaparak, gerçek anlamda kendi kendini kopyalayan bir sisteme bir adım daha yaklaştık; yerel çevredeki malzemeleri kullanarak kendini onarabilen, geliştirebilen ve kopyalayabilen bir sisteme."

Carroll ve işbirlikçisi Mark Yim Bulunan malzemeleri kullanarak robot üretmenin yollarını keşfederek projelerine başladılar. Bu, yerel ortamda bulunan ekipmanların geri dönüştürülmesine ve yeniden kullanılmasına olanak tanıyarak uzak veya düşman konumlarında çalışan bu tür sistemlerin sağlamlığının artırılmasına yardımcı olacaktır.

Carroll, "Tasarım esnekliği nedeniyle ana yapı malzememiz olarak buzu kullanmayı seçtik" diye devam etti. “İklim değişikliğiyle ilgili araştırmaların yanı sıra dünya dışı keşifler nedeniyle buzlu ortamlara olan ilgi nispeten yüksek. Bir yapı malzemesi olarak buz kullanmak, robotu anında onarmamıza olanak tanıyor ve bu uzak ve zorlu ortamlarda veri toplarken sistemin toplam çalışma ömrünü uzatıyor."

Bunun elbette Enceladus kadar uzak bir yerde olması gerekmiyor. Uzaktan kumandalı robotların araştırma yürütmek için de yararlı olabileceği Antarktika gibi eve daha yakın bir yer olabilir. Her iki durumda da, elementler aşınmaya veya bozulmaya başladığında, biyolojik bedenlerin yenilenebilmesine benzer şekilde, bunların yerine yenileri oluşturulabilir.

Araştırmacılar şu ana kadar her ikisinde de belirli süreler boyunca çalışabilen konsept kanıtlı bir demo robot geliştirdiler. oda sıcaklığında ve sıfırın altındaki ortamlarda, sert kauçuk yüzeyler üzerinde seyahat ederek ve buzlu tırmanışlarda, eğimli rampalar. Buz gövdesinin yanı sıra Arduino Mikro mikrokontrolcüsü, Bluetooth modülü ve birkaç başka üretilmiş bileşenden yararlanıyor.

Hala gidilecek uzun bir yol var

Ancak henüz erken günler. Buzdan yapılmış bir gövdeye sahip bir robotun çalışabileceğini kanıtlamak bir şeydir. Ancak projenin büyük ve çok zor bir kısmı olan buz bileşenlerinin otonom olarak üretilmesi henüz gösterilmedi. Araştırmacılar, 3D baskı, kalıplama ve makineyle işleme gibi her birinin artıları ve eksileri olan birden fazla yaklaşımı değerlendiriyor.

Carroll, "Acil hedefimiz, montaj sürecini otomatikleştirmemize olanak sağlayacak bir modül bağlantısı tasarlamaktır" dedi. "Robotu elle yapmak yerine aktüatörlerimizi buzla birleştirmek için otomasyonu kullanabileceğiz. Bununla bağlantılı olarak, vidalar gibi geleneksel bağlantı elemanlarının kullanılmasıyla olduğu gibi, buz bloklarını kalıcı olarak deforme etmeden manipüle etmek için bir uç efektör geliştiriyoruz."

Şöyle devam etti: "Bu iki yönde de çözmemiz gereken ilginç bir tasarım sorunu, Bileşenleri buzla birleştirmek için kullanılan enerji miktarı azaltılırken bağlantı gücü maksimuma çıkarılır en aza indirildi. Uzak ortamlarda enerji değerli bir üründür. IceBot gibi sistemler ancak tasarlarken enerji kullanımını dikkate aldığımız takdirde etkili olacaktır.”

Bu gibi projeler giderek önem kazanacaktır. Öncü geleneğinde, her şey için yeni, yerel malzemeleri kullanabilmek gıda yetiştirmek ile yaşam alanları inşa etmek uzayda hayatta kalmanın ve gelişmenin çok önemli bir parçası. Büyük masraflar karşılığında Dünya'dan gitmeleri gereken yere gönderilmeleri gerekmeyen robotlar yapbozun bir parçası daha.

IceBot projesini anlatan “Buzdan Yapılan Robotlar: Üretim Tekniklerinin Analizi” yakın zamanda IROS (Uluslararası Akıllı Robotik ve Sistemler Konferansı) 2020'de sunuldu.

Editörlerin Önerileri

• Gelişen, kendini kopyalayan robotlar burada – ancak bir ayaklanma konusunda endişelenmeyin
• SpaceX'in Crew Dragon kapsülünden acil kaçış denemesini izleyin
• İnsanoğlunun keşif çağı geride kaldı. Makineler onu buradan alacak
• Solar Orbiter, fırlatıldıktan sadece birkaç gün sonra uzaydan ilk ölçümleri geri gönderdi
• NASA'nın en yeni Derin Uzay Ağı anteni Mars'tan lazer sinyalleri alacak