ESA padeda grupei studentų iš Ciuricho išbandyti ir sukurti savo šokinėjimo tyrinėjimo robotą. Vadinamas „SpaceBok“, robotas yra sukurtas veikti ant mažo svorio kūnų, tokių kaip Mėnulis ar asteroidai. Tai pagrįsta „dinaminio ėjimo“, gyvūnams Žemėje naudojamo, koncepcija.
Tokie roveriai kaip „Spirit“, „Opportunity“ ir „Curiosity“ nuveikė didelį darbą tyrinėdami Marsą. Tačiau tos ratinės transporto priemonės turi savo apribojimus: yra keletas vietų, į kurias jie tiesiog negali patekti. Kaip mažas šokinėjantis robotas MASCOT mums parodė asteroido Ryugu paviršių, šuoliuojantys robotai turi ką pasiūlyti.
Grupė studentų iš Ciuricho institucijų kuria vieną pažangiausių robotikos tyrinėtojų. „SpaceBok“ yra keturių kojų robotas, testuojamas ESA ESTEC techniniame centre Nyderlanduose. Visą idėją įkvėpė astronautai, nuėję į Mėnulį.
Kai Amerikos astronautai atkeliavo į Mėnulį, jie greitai suprato, kad šuolis yra natūralus būdas judėti. Mažas sunkumas pavertė jį efektyviu varymo režimu, bent jau mažos masės kūnams.
„Žemiau esančios Mėnulio, Marso ar asteroidų aplinkos šuoliai nuo žemės paviršiaus atrodo labai efektyvus būdas apeiti“.
Hendrik Kolvenbach iš ETH Ciuricho robotų sistemų laboratorijos
Ciuricho studentų komanda, vadovaujama doktoranto Hendriko Kolvenbacho iš ETH Ciuricho robotų sistemų laboratorijos, kurį laiką dirbo „RobotBok“. Jų dizainas pagrįstas gyvūnais, tokiais kaip elniai ir antilopės (Sprinbok), ir tuo, kaip jie greitai juda tam tikromis aplinkybėmis.
„Vietoj statiško ėjimo, kai bent trys kojos visą laiką būna ant žemės, dinamiškas vaikščiojimas leidžia eiti per visas skrydžio fazes, per kurias visos kojos lieka nuo žemės“, - pranešime spaudai teigė Kolvenbachas.
Anksčiau tokio tipo robotus pastatyti nebuvo įmanoma. Tačiau dėl technologijos pažangos jų plėtra tampa įmanoma. „Gyvūnai dėl savo efektyvumo naudoja dinaminius žingsnius, tačiau dar visai neseniai dėl skaičiavimo galios ir valdymui reikalingų algoritmų buvo sudėtinga juos realizuoti robotuose“, - sakė D. Kolvenbachas.
Kai astronautai nusileido Mėnulyje, šokinėjimas buvo instinktyvus atsakas į žemą ten esantį sunkumą. Bet jiems buvo lengviau; mes, žmonės, turime natūralų balansą. Robotams tas sugebėjimas turi būti kruopščiai suprojektuotas ir įmontuotas, panašiai kaip erdvėlaivis.
„Astronautai, judantys pagal šeštąją Mėnulio gravitaciją, pasirinko instinktyviai šokinėdami. „SpaceBok“ gali pakilti iki 2 m aukščio mėnulio gravitacijos, nors toks aukštis kelia naujų iššūkių. Atsidūręs ant žemės, kojos robotas turi stabilizuotis, kad vėl galėtų saugiai nusileisti - šiuo metu jis iš esmės elgiasi kaip mažas erdvėlaivis “, - sako komandos narys Aleksandras Dietsche.
Taigi tai, ką mes padarėme, yra vienas iš būdų, kurį įprastas palydovas naudoja savo orientacijai valdyti, vadinamas reakcijos ratu. Tai gali paspartinti ir sulėtinti, kad sukeltų vienodą ir priešingą reakciją pačiame „SpaceBok“ “, - aiškina komandos narys Philipas Armhas.
Nors žmonės ir gyvūnai gali šokinėti natūraliai, toks šokinėjantis robotas, kaip „SpaceBok“, turi keletą privalumų. Jis gali kaupti energiją.
„Be to,„ SpaceBok “kojose yra spyruoklės, kurios kaupia energiją nusileidimo metu ir išleidžia ją kilimo metu, žymiai sumažindamos energiją, reikalingą šiems šuoliams pasiekti“, - priduria kitas komandos narys Benjaminas Sunas.
Nors komanda mano, kad „SpaceBok“ galėtų peršokti į 2 metrų (6,5 pėdų) aukštį Mėnulyje, jų dar nėra. Iki šiol jie buvo pasiekę 1,3 (4,2 pėdų) metro aukščio, imituodami mėnulio gravitaciją.
Testavimo įstaiga Nyderlanduose komandai suteikia galimybę imituoti skirtingą gravitacijos aplinką. Asteroiduose robotas gali šokinėti net aukščiau nei 2 metrai ir ilgesnį laiką, tačiau tam, kad būtų galima saugiai nusileisti, reikia dar geresnės kontrolės.
Dar viename bandyme panaudotas ypač plokščias paviršius, vadinamas „Orbital Robotics Bench for Integrated Technology“ (ORBIT.). ORBIT gali išbandyti „SpaceBok“ dviem dimensijomis. Šiame bandyme robotas buvo pastatytas ant šono ir pritvirtintas prie laisvai plūduriuojančio pagrindo. Tada jis atsimušė į šoną į ORBIT, kad imituotų ypač mažą asteroidų sunkumą.
„SpaceBok“ bandymai vyksta gerai. Bet tai yra plokščias paviršius, rišamas bandymas laboratorinėmis sąlygomis. Komanda atliko keletą bandymų ant nelygaus paviršiaus EKA „Mars Yard“, tačiau jai reikia daugiau bandymų su kliūtimis, kurias reikia peržengti. Galiausiai tai bus padaryta lauke.
Šaltiniai:
- Pranešimas spaudai: Šokantis kosminis robotas skraido kaip erdvėlaivis
- ESS: Automatika ir robotika
- Žurnalas „Space“: Vokiečių-prancūzų „Hopping“ robotas, ką tik nusileidęs ant asteroido Ryugu paviršiaus
