Smilšu tārpu roboti dodas rakšanā
Kalifornijas Universitātes, Santa Barbaras un Džordžijas Tehnoloģiju Institūta pētnieki ir izstrādājuši robotu, kas nav tik tālu no Graboidiem – milzīgiem tārpiem, kas ceļo zem zemes, izgrūžot augsni, kamēr rakņā. Lai gan tas pašlaik ir daudz mazāks un mazāk nosliece uz neaizsargātu lopu un cilvēku apēšanu, tas ir tomēr tuneļveida, čūsku iedvesmots radījums, kas spēj izrakt caur augsni vai mīkstu smilti. Un varbūt, tā radītāji apgalvo, pat vienā dienā virsmas regolīts, kas atrodams citās planētās. Vai tas ir nākotnes kosmosa roveru nākotne?
“Mēs esam izstrādājuši burvju robota tipu, kas pieņem jaunu pieeju burvībai, mēģinot samazināt pretestības spēkus, nevis cīnīties ar tiem,” sacīja Nikolass Naclerio, mašīnbūves inženierzinātņu maģistrantūras studentu pētnieks UC Santa Barbarā. “Trīs principi, kas to ļauj, ir padomju pagarinājums, lai novērstu vilkšanu gar tās malām, gaisa fluidizācija, lai samazinātu granulu mediju pretestības spēku, un asimetrija, lai kontrolētu pacelšanas spēkus, ko rada horizontāla burvība.”
Smilšu tārpu vīna dodas rakšanā
Pats robots ir pārsteidzoši zema tehnoloģija. Tā ķermenis ir izgatavots no gaisa necaurlaidīga, ripstop neilona auduma. Neilona caurule piegādā gaisu tā padomam, kas izsit smalko priekšā esošo daļiņu, lai iztīrītu ceļu, kamēr tas virzās zem zemes. Oglekļa šķiedras pīne pievieno torcionālo stingrību, savukārt teflona apvalks samazina berzi. Robota kustība ir pneimatiski vadīta ar saspiestu gaisu vai slāpekli, ļaujot tam pārvietoties zem virsmas.
Naclerio teica, ka viņam nebija pazīstami Tremors Graboidi (lai gan Dune smilšu tārpi ir cits stāsts). Faktiski, lai gan robots noteikti bija iedvesmots no dabas, tas acīmredzot nebija balstīts uz tārpiem vai čūskām.
“Mūsu robots tieši iedvesmojas no augu saknēm, kas aug no savām padomiem, lai dziļi iesakņotos augsnē,” sacīja Naclerio. “Izstiepjoties no sava padoma, robots izvairās no berzes gar saviem sāniem un var pagriezties jebkurā virzienā. Mēs arī iedvesmojāmies no dienvidu smilšu astoņkāja, kas izspiež ūdens strūklu, lai palīdzētu iegravēties jūras grīdā. Mūsu robots izpūš gaisu no sava padoma, lai fluidizētu smiltis pie sava padoma, samazinot spēku, kas nepieciešams iegravēties zemē. Visbeidzot mēs izmantojām asimetrisku gaisa plūsmas virzienu un slīpu atloku pie robota padoma, lai palīdzētu kontrolēt pacelšanas spēkus. To iedvesmoja smilšu zivju čūska, kas izmanto savu klinveida galvu, lai palīdzētu tai iegravēties smiltīs.”
Šis unikālais dizains palīdzēja komandai pārvarēt “pacelšanas izaicinājumu” horizontālajā burvībā. “Kad mēs pirmo reizi mēģinājām burvēt horizontāli, mūsu robots vienmēr uzpeldēja,” viņš teica. “Izrādījās, ka simetriska objekta kustība horizontāli caur granulētu mediju rada pacelšanu, jo materiālu ir vieglāk izspiest un novietot prom no ceļa nekā to sablīvēt uz leju. Mēs to risinājām, pūšot gaisu tieši uz leju, lai samazinātu stipruma gradientu, kas rada pacelšanu un pievienojot atloku pie robota padoma.”
Čūsku roboti rakņas uz mēness
Tad kuras lietojumprogrammas varētu būt šim burvju čūsku/vīna robotam? Un vēl svarīgāk – vai to varētu palielināt līdz lielu smilšu vai zemes daudzumu pārvietošanai? “Mēs uzskatam, ka šajā dokumentā aprakstītie principi varētu paplašināt konvencionālo burvju metožu iespējas, īpaši horizontālajos un vadāmajos burvjos,” teica Naclerio.
Kas attiecas uz lietojumprogrammām, tad vairāk ikdienas zemes lietojumprogrammas varētu ietvert dažnedažus grāvju rakšanas darbus. “Viens no agrīnajiem redzējumiem šim projektam bija tas, ka robots iegravētos zem un uz otras puses no braucamceļa, lai uzstādītu apūdeņošanas vai sakaru līniju bez nepieciešamības rakņat tranšeju,” sacīja Naclerio. “Citas lietojumprogrammas ietver meklēšanu un glābšanu, ģeotermisko cilpu uzstādīšanu, graudu inspekciju un vairāk.”
Tas ir “vairāk”, kas nenoteikti stiepjas uz graudu inspekcijas beigām, kas rada visinteresantāko (un zinātniski fantastisko) lietojumprogrammu. “Mēs domājam, ka robots ir īpaši piemērots sausai, zemas gravitācijas ārpuszemes videi, kur reaktīvie spēki var būt grūti ražojami,” turpināja Naclerio. “Piemēru lietojumprogrammas ietver termisko sensoru izvietošanu uz Marsa, vulkānisko tuneļu izpēti uz mēness, paraugu ņemšanu vai enkurēšanu uz asteroīdiem un granulveida ledus izpēti uz Enceladus – Saturna mēness.”
Ideja izmantot šo tehniku zemas gravitācijas vides izpētei kosmosa var šķist tālu aizgūta. Tomēr komanda pašlaik sadarbojas ar NASA projektu par šiem tiešiem lietojumiem. Kas zina: varbūt tārpu roboti kosmosa nav tik traki klausoties!
Raksts par darbu nupat publicēts žurnāl Science Robotics.