ESA помага на група студенти от теста в Цюрих и развиват техния робот за скачащо изследване. Наречен SpaceBok, роботът е проектиран да работи върху тела с ниска гравитация като Луната или астероидите. Тя се основава на концепцията за „динамично ходене“, нещо, което животните използват на Земята.
Роувъри като Spirit, Opportunity и Curiosity са свършили страхотна работа, изследвайки Марс. Но тези колесни превозни средства имат своите ограничения: има места, на които просто не могат да стигнат. Както малкият скачащ робот MASCOT ни показа на повърхността на астероида Ryugu, скачащите роботи имат какво да предложат.
Група студенти от институции в Цюрих разработват един от най-съвременните роботизирани изследователи досега. SpaceBok е четирикрак робот, който се тества в техническия център на ESA ESTEC в Холандия. Цялата идея е вдъхновена от астронавтите, които отидоха на Луната.
Когато американските астронавти пристигнаха на Луната, те бързо разбраха, че скачането е естествен начин за придвижване. Ниската гравитация го направи ефективен режим на задвижване, поне за тела с ниска маса.
„За средите с ниска гравитация на Луната, Марс или астероиди скокът от земята по този начин се оказва много ефикасен начин за заобикаляне.“
Хендрик Колвенбах от лабораторията за роботизирани системи на ETH в Цюрих
Екипът от студенти от Цюрих, ръководен от докторанта Хендрик Колвенбах от лабораторията за роботизирани системи на ETH в Цюрих, работи от известно време върху RobotBok. Дизайнът им се основава на животни като елени и антилопи (Sprinbok) и как се движат бързо при някои обстоятелства.
„Вместо статично ходене, при което най-малко три крака остават на земята по всяко време, динамичното ходене позволява походки с пълни фази на полет, по време на които всички крака стоят извън земята“, казва Колвенбах в съобщение за пресата.
В миналото изграждането на тези видове роботи не беше възможно. Но напредъкът на технологиите прави развитието им възможно. „Животните използват динамични походки поради своята ефективност, но доскоро изчислителната мощност и алгоритмите, необходими за контрол, правят предизвикателството да ги реализират върху роботи“, каза Колвенбах.
Когато астронавтите кацнаха на Луната, скоковете бяха инстинктивен отговор на ниската гравитация там. Но им беше по-лесно; ние хората имаме естествен баланс. За роботи тази способност трябва да бъде щателно проектирана и вградена, подобно на космически кораб.
„Астронавтите, движещи се в шестата гравитация на Луната, приеха да скачат инстинктивно. SpaceBok потенциално може да излезе до 2 м височина при лунна гравитация, въпреки че такава височина представлява нови предизвикателства. След като слиза от земята, краката робот трябва да се стабилизира, за да слезе отново безопасно - в този момент той се държи като мини космически кораб ", казва членът на екипа Александър Диетше.
„Така че това, което сме направили, е да използваме един от методите, които конвенционалният спътник използва за контролиране на ориентацията си, наречен реакционен колел. Може да се ускори и забави, за да предизвика равна и противоположна реакция в самия SpaceBok “, обяснява членът на екипа Philip Arm.
Въпреки че хората и животните могат да скачат с естествена лекота, един скачащ робот като SpaceBok има някои предимства. Може да съхранява енергия.
„Освен това краката на SpaceBok включват пружини, които съхраняват енергия по време на кацане и я освобождават при излитане, като значително намаляват енергията, необходима за постигането на тези скокове“, добавя друг член на екипа, Бенджамин Сън.
Въпреки че екипът смята, че SpaceBok може да скочи на 2 метра (6,5 фута) на Луната, все още не са там. Досега те са достигнали височина от 1.3 (4.2 фута) метра в симулирана лунна гравитация.
Тестовото съоръжение в Холандия позволява на екипа да симулира различни гравитационни среди. При астероидите роботът може да скача дори по-високо от 2 метра и за по-дълги периоди от време, но това изисква още по-добър контрол за извършване на безопасни кацания.
Друг тест използва изключително плоска повърхност, наречена стенд на Orbital Robotics за интегрирана технология (ORBIT.) ORBIT може да тества SpaceBok в две измерения. При този тест роботът беше поставен отстрани и прикрепен към свободно плаваща основа. Тогава тя отскочи едно до друго на ORBIT, за да симулира изключително ниската гравитация на астероидите.
Тестването върви добре за SpaceBok. Но това е всичко с плоска повърхност, свързано тестване в лабораторни условия. Екипът направи някои тестове на неравномерни повърхности в Марс двора на ESA, но има нужда от повече тестове с препятствия, които трябва да бъдат прескочени. Част от това в крайна сметка ще бъде направено на открито.
Източници:
- Прессъобщение: Скачащият космически робот лети като космически кораб
- ESA: Автоматизация и роботика
- Космическо списание: Немско-френски скачащ робот току-що е кацнал на повърхността на астероида Рюгу
