Термінатор зустрічає поштовхи: цей робо-хробак пливе крізь пісок

«Ось як вони вас отримують. Вони під клятою землею!» Так каже Вел МакКі, найнятий робітник, якого зіграв Кевін Бекон у класичній комедійній істоті 1990-х років, тремтіння. Маккі має на увазі грабоїдів, безхребетних видів жахливих гігантських черв’яків, які подорожують під землею, відкидаючи бруд під час риття.

Співробітники Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі та Технологічного інституту Джорджії працювали над роботом, який знаходиться не в мільйонах миль від Грабоїдів. Хоча зараз він набагато менший і менш схильний до того, щоб їсти нічого не підозрюючу худобу та людей, незважаючи на це, це створіння, натхненне змією, що прокладає тунелі, здатне прориватися крізь ґрунт або м’який пісок. А можливо, стверджують його творці, навіть коли-небудь поверхневий реголіт знайдуть на інших планетах. Це майбутнє космічних марсоходів ще попереду?

«Ми розробили тип риючого робота, який використовує новий підхід до риття, намагаючись зменшити сили опору, а не боротися з ними»,

Ніколас Наклеріо, студент аспірантури-механіка, дослідник Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, розповів Digital Trends. «Три принципи, [які] дозволяють це зробити, — це подовження наконечника для усунення опору вздовж боків, псевдозрідження повітря зменшити силу опору зернистого середовища та асиметрію для контролю підйомної сили, створюваної в горизонталі рити».

Піщані лози йдуть копати

Сам робот напрочуд низькотехнологічний. Його корпус виготовлений із герметичної нейлонової тканини Ripstop. Нейлонова трубка подає повітря до його наконечника, який відкидає тверді частинки перед ним, щоб розчистити шлях, коли він йде під землею. Оплетка з вуглецевого волокна додає жорсткості на кручення, а тефлонова оболонка зменшує тертя. Рух робота здійснюється пневматично за допомогою стисненого повітря або азоту, що дозволяє йому рухатися під поверхнею.

Наклеріо сказав, що він не знайомий з тремтіння Грабоїди (хоча Піщані черв'яки Дюни Насправді, незважаючи на те, що робот був точно натхненний природою, він, здавалося, взагалі не базувався на черв’яках чи зміях.

«Наш робот безпосередньо натхненний корінням рослин, які ростуть із своїх кінчиків, щоб простягнутися глибоко в ґрунт», — сказав Наклеріо. «Витягуючись із свого кінчика, робот уникає тертя вздовж боків і може повертатися в будь-якому напрямку. Ми також черпали натхнення з південного піщаного восьминога, який випускає струмінь води, щоб допомогти закопатися в морське дно. Наш робот видуває повітря зі свого кінчика, щоб розрідити пісок біля його кінчика, зменшуючи силу, необхідну для заривання в землю. Нарешті, ми використали асиметричний напрямок повітряного потоку та кутовий клин на кінчику робота, щоб допомогти контролювати підйомну силу. На це надихнула ящірка-піщана риба, яка використовує свою клиноподібну голову, щоб допомогти їй заритися в пісок».

Ця унікальна конструкція допомогла команді подолати «проблему підйому» під час горизонтального копання. «Коли ми вперше спробували копатися горизонтально, наш робот завжди спливав на поверхню», — сказав він. «Виявилося, що симетричний об’єкт, який рухається горизонтально крізь зернистий носій, відчуває підйом, тому що легше штовхнути матеріал угору й усунути його, ніж ущільнити його вниз. Ми вирішили цю проблему, спустивши повітря прямо вниз, щоб зменшити градієнт сили, який викликає підйомну силу, і додавши [] клин до кінчика робота».

Роботи-змії на Місяці

Отже, які застосування може мати цей робот-змія чи лоза, що риє в нори? І, що більш важливо, чи можна його збільшити, щоб витіснити велику кількість піску чи землі? «Ми вважаємо, що принципи, представлені в цьому документі, можуть бути використані для розширення можливостей звичайних методів риття, зокрема горизонтального та керованого риття», — сказав Наклеріо.

Що стосується варіантів використання, більш пішохідні наземні можуть включати різну діяльність з копання канав. «Одне з найперших уявлень, які ми мали щодо цього проекту, полягало в тому, що робот буде зариватися вниз, під і вгору на інший бік під’їзної дороги для встановлення зрошувальної або комунікаційної лінії без необхідності копати траншею», Наклеріо сказав. «Інші програми включають пошук і порятунок, встановлення геотермальної петлі, перевірку зерносховищ тощо».

Саме те «більше», розташоване ненав’язливо наприкінці огляду зерносховища, є найпереконливішим (і науково-фантастичним) варіантом використання з усіх. «Ми вважаємо, що робот особливо добре підходить для сухих позаземних середовищ із низькою гравітацією, де може бути важко створити реактивні сили», — продовжив Наклеріо. «Приклади застосувань включають розміщення теплового датчика на Марсі, дослідження вулканічних тунелів на Місяці, відбір проб астероїдів або закріплення їх на якорі та дослідження гранульованого льоду на Енцеладі, супутнику Сатурна».

Ідея використання цієї техніки для досліджувати середовища з низькою гравітацією в космосі може здатися надуманим. Однак команда зараз співпрацює над проектом з NASA, щоб охопити деякі з цих точних застосувань. Хто знає: можливо, роботи-хробаки в космосі не такі божевільні, як це звучить!

Папір з описом роботи був нещодавно опублікований у журналі Science Robotics.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте кардинального робота, який може ідеально імітувати будь-який кидок людини
• Робот-ремонтник плаває по нафтопроводах і заварює тріщини — не вибухаючи
• Ballie — рухомий робот від Samsung, який може допомогти в розумному домі
• Стрибайте, крутіть, тягніть, хапайте: рука робота MIT може легко брати предмети
• Робот-змія Массачусетського технологічного інституту розроблений для повзання по кровоносних судинах мозку