Запознайте се със семейство космически роботи на НАСА

Катерещият робот LEMUR почива след мащабиране на скала в Death Valley, Калифорния в началото на 2019. Роботът използва специална технология за захващане, която е помогнала да доведе до серия от нови офроуд роботи, които могат да изследват други светове. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

От разкриването на първите улики на течна вода на Марс до преминаването през Слънчевата ни система, мисиите на НАСА бяха най-малко приключенски. Ranger 3 е първият опит на НАСА да кацне ровер на Луната през 1962 г. Оттогава многобройни роботи следват Ranger 3 от Земята в космоса. И все пак повърхностите на планети и луни в нашата Слънчева система остават до голяма степен неизследвани, отчасти защото сегашните космически роботи не са били в състояние да мащабират скали, захващат ледени повърхности и по друг начин завладяват труднодостъпни места.

Този месец (10 юли 2019 г.) лабораторията за реактивни двигатели на НАСА описа работата си върху ново семейство роботи, които могат да се търкалят, изкачват и използват изкуствен интелект (AI), за да се ориентират около препятствията в неравните терени. Тези роботи в момента се тестват на Земята и по-късно ще бъдат изпратени на места, които иначе са недостъпни за хората, помагайки на учените да правят смислена наука по пътя.

Малък катерещ робот се търкаля по стена, захващайки се с риболовни куки - технология, адаптирана от захващащите крака на LEMUR. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

Този нов клас космически роботи ще има функционалности, вдъхновени от робота с ограничена екскурзия с механична помощна програма (LEMUR), който първоначално е бил замислен като робот за ремонт на Международната космическа станция. Във видеото по-долу НАСА описва последния полев тест на ЛЕМУР в Долината на смъртта, Калифорния, в началото на 2019 г. Роботът е използвал стотици рибки за изкачване на стени и AI, за да избегне препятствия, по които не може да се изкачи. Тя също използва своя набор от научни инструменти, за да сканира скалата за древни вкаменелости и, както обяснява видеото, намери някои!

Директно приложение на този полеви тест на LEMUR би било търсене на биосигнатури - вещества, които дават доказателства за живота - на планетата Марс, може би в езерните корита, за които се смята, че носят знаци на марсианския живот от далечното минало.

Докато самият LEMUR няма да бъде изпратен в космоса, инженерите са възприели голяма част от неговите AI и структурни характеристики в следващото поколение роботи, които ще действат като нашите очи и уши отвъд Земята. Всеки от тях има уникални функции, вградени в него за справяне с тежки условия и несигурна среда. Продължете да четете, за да се срещнете с това ново поколение космически изследователи.

Леденият червей беше поставен на първото си полево изпитване в стените на пещерата на връх Сейнт Еленс през август 2018 г. Роботът беше закован с въже, за да се гарантира, че не е повреден, ако падне. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

Леден червей

Инженери от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния, разработват робот, наречен Леден червей, в опит да се ориентират по хлъзгави повърхности. Верен на името си, роботът - адаптиран от един-единствен крайник на LEMUR - уплътнява тялото си, преди да го удължи, за да се придвижи напред. Пристъпва инч в даден момент, като пробива единия край на крайника в ледена повърхност, използва хватка, за да се укрепи, след което въвежда втория крайник, за да се присъедини към първия, използвайки същата техника.

За да се придвижи напред, отвива единия крак, удължава тялото си и го завива обратно в леда на няколко метра напред. Използвайки сензорите за налягане, които го инструктират колко е трудно да се пробие в леда, той повтаря това отново и отново, за да върви напред. Леденият червей също използва този метод, за да се закотви, докато анализира повърхността отдолу, за да събира материал в краката си, който може да се използва за тестване на концентрациите на соленост за живот на микробите.

Аарон Парнес, инженер в JPL, е обучил Леден червей в отдалечените райони на Антарктида, който е най-суровото място, което биха могли да намерят на Земята. Хлъзгавият лед, съчетан със суровата среда, ще подготви робота за подобни условия на луните на Юпитер и Сатурн. Друг набор от тестове са облицовани в ледници на Mt. Рение в Сиатъл. Parness коментира:

Полевото тестване ви показва неща, които е трудно да се научат в лабораторията.

Този робот с дължина 1, 4 метра (4, 6 фута) също е оборудван с разпознаване на образи и машинно обучение - аспекти на AI, които му позволяват да се учи от минали грешки и да взема оптимални решения. Роботът ще трябва да изследва моделите, оставени от живота в пещерните образувания. За да се направи това, трябва да е достатъчно мъничък и подвижен, за да се промъкне през пещерата. За това Парнес и неговият екип работят върху миниатюрни инструменти за дистанционно наблюдение и анализ на данни, които Ice Worm може да носи като раница. След като бъдат готови, роботи от този вид ще бъдат изпратени до ледените луни на Сатурн и Юпитер, за да върнат проби за допълнителни анализи.

Прочетете повече за Ледения червей

RoboSimian по време на полеви тест в Калифорния. Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

RoboSimian

Въпреки че този четирикрак робот също е вдъхновен от LEMUR в своите размери и конструкция, RoboSimian разполага с гъвкави джанти, изработени от музикална тел, за разлика от захващащите такива на LEMUR, като по този начин има по-голяма гъвкавост на неравните терени. Тази концепция първо се материализира като част от DARPA Robotics Challenge, която насърчава роботизираната технология за операции в отговор на бедствия. Роботът е създаден и обучен да работи в опасни среди, така че не е изненадващо, че RoboSimian - четирикрак робот, който може да ходи, да пълзи, да се плъзга по корема си и дори да прави колесни колела - най-вероятно ще бъде изпратен на Луната на Ентулад на Сатурн. Соленоводните океани теоретично присъстват под ледената повърхност на тази далечна луна. Неговите гейзери също могат да съдържат признаци на живот на микробите.

Прякорен крал Луи след герой от филма „Книга за джунглата“, RoboSimian е оборудван със спектроскопични инструменти, които биха могли да изследват полярните райони на Енцелад.

Прочетете повече за RoboSimian

Инженерите от НАСА бяха вдъхновени от краката на гекони, като този, показан тук, при проектирането на захващаща система за пространство. Точно както кракът на гекона има малки лепливи косми, така и JPL устройствата включват малки структури, които работят по подобен начин. Изображение чрез NASA / Wikimedia Commons.

Изграждане на роботи по пътя на гекона

Можете да използвате лента само толкова пъти, преди адхезията да изчезне. Geckos, от друга страна, предлагат вдъхновение за лепила, които се залепват дори след многократна употреба. Тези мънички гущери имат коса на краката си, която им позволява да се прилепват с лекота към стената. Парнес и неговият екип проектираха робот с подобни характеристики - лепила, вдъхновени от геко - синтетична коса, която се придържа към всяка повърхност.

Тези хватки могат да издържат до 150 нютона сила и са тествани в симулирани микрогравитационни среди. Самият материал за гекони е тестван 300 000 пъти, за да се увери, че лепкавостта не се изчерпва. Този робот един ден ще ремонтира спътници, ще ги обслужва и дори ще грабне космически боклук.

Прочетете повече за джипове, вдъхновени от гекони

Подводен захват на работа. Изображение чрез Nautilus.

Подводни хватки

Още един робот, вдъхновен от LEMUR, Underwater Gripper, прие 16-те пръста на LEMUR и 250 рибни куки, за да се придържат плътно към повърхностите и да се пробиват във формации. Това е особено полезно в среди, където има почти никаква гравитация, особено под вода, където силата на свредлото може да отблъсне робота.

Към момента роботът работи с Nautilus - подводен изследователски съд - за събиране на проби от вода, която е на миля под повърхността. В крайна сметка може да бъде изпратен да изследва повърхностите на астероиди и други подобни тела.

Прочетете повече за захващащите подводни роботи

Марсовият хеликоптер на НАСА в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния. Изображение чрез NASA / JPL.

Хеликоптер, който ще направи повече от само летене

Малък хеликоптер със слънчева енергия ще придружава роувъра на Марс 2020. Араш Калантари, JPL инженер, модифицира дизайна на LEMUR, за да изгради робот, който се приземява не само хоризонтално, но и вертикално, като се прилепва към скали като стрекоза.

MiMi Aung, ръководител на проекта за Марсовия вертолет в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния, заяви:

Никой не е изградил Марс Хеликоптер преди, така че ние непрекъснато навлизаме на нова територия.

Очаква се Марсовият хеликоптер да достигне Марс до февруари 2021 г. и ще извършва геоложки оценки на площадките за кацане, ще оцени природните ресурси и опасностите за бъдещи космически мисии.

Прочетете повече за вертолета на Марс

Долен ред: Новият клас космически роботи притежава функционалности, вдъхновени от робота с ограничени екскурзии с механична помощ (LEMUR). Въпреки че всеки дизайн е уникален по своите способности, има една обща цел, която ги обединява всички: ловът за живот извън Земята.

Чрез НАСА