Seznamte se s rodinou vesmírných robotů NASA

Horolezecký robot LEMUR spočívá po úpravě útesu v Death Valley v Kalifornii na začátku roku 2019. Robot používá speciální technologii uchopení, která pomohla vést k řadě nových, terénních robotů, které mohou prozkoumat jiné světy. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech.

Od odhalení prvních stop tekuté vody na Marsu po přechod naší sluneční soustavy byly mise NASA přinejmenším dobrodružné. Ranger 3 byl prvním pokusem NASA o přistání roveru na Měsíci v roce 1962. Od té doby následovalo Ranger 3 ze Země do vesmíru mnoho robotů. Přesto povrchy planet a měsíců v naší sluneční soustavě zůstávají do značné míry neprozkoumané, částečně proto, že současné kosmické roboty nebyly schopny škálovat útesy, uchopovat ledové povrchy a jinak dobývat těžko dostupná místa.

Tento měsíc (10. července 2019) popsala laboratoř Jet Propulsion Laboratory NASA svou práci na nové rodině robotů, které dokážou válet, stoupat a používat umělou inteligenci (AI) k navigaci kolem překážek v drsných terénech. Tito roboti jsou v současné době testováni na Zemi a později budou posláni na místa, která jsou jinak pro člověka nepřístupná, což vědcům pomáhá dělat smysluplnou vědu.

Malý horolezecký robot se valí ke zdi a uchopuje pomocí rybích háčků - technologie přizpůsobená uchopovacím nohám LEMUR. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech.

Tato nová třída vesmírných robotů bude mít funkce inspirované Limbed Excursion Mechanical Utility Robot (LEMUR), který byl původně koncipován jako opravný robot pro Mezinárodní kosmickou stanici. Ve videu níže NASA popisuje poslední polní test LEMUR, v Death Valley v Kalifornii, na začátku roku 2019. Robot použil stovky rybářských háčků k lezení na zdi a umělou inteligenci, aby se vyhnul překážkám, které nemohl stoupat. Také použil svou sadu vědeckých nástrojů ke skenování skály na starověké fosílie, a jak video vysvětluje, některé našlo!

Přímou aplikací tohoto polního testu LEMUR by bylo hledání biologických podpisů - látek, které poskytují důkaz o životě - na planetě Mars, možná v jezerech, o nichž se předpokládá, že nesou známky marťanského života z dávné minulosti.

Zatímco samotný LEMUR nebude zaslán do vesmíru, inženýři převzali většinu svých AI a strukturálních prvků do další generace robotů, které budou působit jako naše oči a uši mimo Zemi. Každá z nich má v sobě zabudované jedinečné funkce pro řešení drsných podmínek a nejistých prostředí. Pokračujte ve čtení, abyste se seznámili s touto novou generací vesmírných průzkumníků.

Ledový červ byl podroben prvnímu polnímu testu v jeskynních zdech na hoře St. Helens v srpnu 2018. Robot byl opatřen lanem, aby se zajistilo, že nebude při poškození padat. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech.

Ledový červ

Inženýři z NASA Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně v Kalifornii vyvíjejí robota jménem Ice Worm ve snaze navigovat kluzké povrchy. Na základě svého jména robot - přizpůsobený z jedné končetiny LEMUR - zkomprimuje své tělo, než ho prodlouží, aby se posunul vpřed. Postupuje palcem najednou vyvrtáním jednoho konce končetiny do ledového povrchu, pomocí sevření se sám ustálí a poté přináší druhou končetinu, aby se připojil k prvnímu pomocí stejné techniky.

Chcete-li se posunout vpřed, odšroubujte jednu nohu, prodlouží její tělo a zašroubuje ji zpět do ledu několik metrů dopředu. S použitím tlakových senzorů, které jí říkají, jak je těžké vrtat do ledu, to opakuje znovu a znovu, aby se „zchladil“ dopředu. Ice Worm také používá tuto metodu k ukotvení sebe sama, zatímco analyzuje povrch pod sbírat materiál v jeho nohách, které lze použít k testování koncentrací slanosti pro mikrobiální život.

Aaron Parness, inženýr společnosti JPL, trénoval ledovou červ v odlehlých oblastech Antarktidy, což je nejdrsnější místo, které na Zemi našli. Kluzký led spojený s drsným prostředím připraví robota na podobné podmínky v měsících Jupitera a Saturn. Další sada testů je seřazena v ledovcích na Mt. Rainier v Seattlu. Parness komentoval:

Terénní testování vám ukáže věci, které se v laboratoři těžko učí.

Tento 1, 4 metrový (4, 6 stopový) robot je také vybaven rozpoznáváním vzorů a strojovým učením - aspekty AI, které mu umožňují učit se z minulých chyb a provádět optimální rozhodnutí. Robot bude muset prozkoumat vzory zanechané životem v jeskynních formacích. Aby to bylo možné, musí být dostatečně malý a mobilní, aby se protlačil malými mezerami v jeskyni. Parness a jeho tým proto pracují na miniaturizovaných nástrojích pro dálkové snímání a analýzu dat, které Ice Worm může nosit jako batoh. Jakmile budou připraveni, budou roboti tohoto druhu posláni do ledových měsíců Saturn a Jupiter, aby přivezli vzorky pro další analýzy.

Přečtěte si více o Ice Worm

RoboSimian během polního testu v Kalifornii. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech.

RoboSimian

Zatímco tento čtyřnohý robot je také inspirován LEMUR svou velikostí a konstrukcí, RoboSimian má pružná kola vyrobená z hudebního drátu na rozdíl od těch, které uchopují LEMUR, takže má větší flexibilitu v drsných terénech. Tento koncept se poprvé zhmotnil jako součást DARPA Robotics Challenge, která propagovala robotickou technologii pro operace reakce na katastrofy. Robot je postaven a vyškolen tak, aby pracoval v nebezpečných prostředích, takže není divu, že RoboSimian - čtyřnohý robot, který dokáže chodit, plazit se, klouzat po břiše a dokonce i kolem koleček - bude pravděpodobně odeslán na Saturnův měsíc Enceladus. Oceány slané vody jsou teoreticky přítomny pod ledovým povrchem vzdáleného měsíce. Jeho gejzíry mohou také obsahovat známky mikrobiálního života.

Přezdívaný král Louie po postavě ve filmu „Kniha džungle“ je RoboSimian vybaven spektroskopickými nástroji, které by mohly prozkoumat Enceladovy polární oblasti.

Přečtěte si více o RoboSimian

Inženýři NASA byli inspirováni gekonovými nohami, jako jsou ty, které jsou zde ukázány, při navrhování úchopného systému pro prostor. Stejně jako má gekinova noha malé přilnavé chloupky, i zařízení JPL začleňují malé struktury, které fungují podobným způsobem. Obrázek přes NASA / Wikimedia Commons.

Vytváření robotů způsobem gecko

Pásku můžete použít tolikrát, než se adheze zmizí. Geckos, na druhé straně, nabízí inspiraci pro lepidla, která se lepí i po vícenásobném použití. Tito malí ještěři mají na nohou vlasy, které jim umožňují snadno se lepit na zeď. Parness a jeho tým navrhli robota s podobnými vlastnostmi - gecko inspirovaná lepidla - syntetické vlasy, které se drží na jakémkoli povrchu.

Tyto chapadla dokážou vydržet až 150 newtonů síly a byly testovány v simulovaném prostředí gravitace. Samotný materiál gekonu byl 300 000krát testován, aby se zajistilo, že lepivost nezmizí. Tento robot jednoho dne opraví satelity, opraví je a dokonce vytrhne odpadky z vesmíru.

Přečtěte si další informace o robotických chapačích inspirovaných gecko

Podvodní chapadlo v práci. Obrázek přes Nautilus.

Podvodní chapadla

Ještě jeden robot inspirovaný podvodní kleští LEMUR přijal 16 prstů a 250 rybích háčků LEMUR, aby se pevně držel povrchů a vrtal do útvarů. To je zvláště užitečné v prostředích, kde je malá nebo žádná gravitace, zejména pod vodou, kde by síla vrtáku mohla vytlačit robota pryč.

Nyní robot pracuje s podvodní výzkumnou lodí Nautilus - odebírá vzorky z vody, která je míle pod povrchem. Nakonec by to mohlo být posláno prozkoumat povrchy asteroidů a dalších podobných těl.

Přečtěte si více o podvodných robotických chapačích

Mars vrtulník NASA v NASA Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně v Kalifornii. Obrázek přes NASA / JPL.

Vrtulník, který zvládne víc než jen létat

K vrtulníku Mars 2020 bude doprovázet malý vrtulník poháněný solární energií. Arash Kalantari, inženýr JPL, upravil design LEMUR tak, aby postavil robota, který přistane nejen vodorovně, ale také svisle přilnutím ke skalám jako vážka.

MiMi Aung, projektový manažer pro Mars Helicopter v NASA Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně v Kalifornii, řekl:

Nikdo dříve postavil vrtulník Mars, takže neustále vstupujeme na nové území.

Očekává se, že vrtulník Mars dorazí na Mars do února 2021 a bude provádět geologická hodnocení na přistávacích místech, hodnotit přírodní zdroje a rizika pro budoucí vesmírné mise.

Přečtěte si více o vrtulníku Mars

Sečteno a podtrženo: Nová třída vesmírných robotů má funkce inspirované Limbed Excursion Mechanical Utility Robot (LEMUR). I když je každý design ve svých schopnostech jedinečný, existuje jeden společný cíl, který je všechny spojuje: hon na život za Zemí.

Přes NASA