Sådan fungerer Snakebots

En tredje generations model af en slangebot, der er udviklet til udforskning af Mars Foto høflighed NASA/Jonas Dino

Slanger er unikke skabninger, idet deres kroppe giver dem mulighed for at komme ind i revner og sprækker i verden, som de fleste andre skabninger ikke kan. Mangler stive skeletter og ekstremiteter, slanger kan forvride deres kroppe for at komme ind i små huller, vikle rundt om trægrene og glide hen over ellers uoverskuelige klipper. Disse slangekvaliteter er inspirationen til en ny type robot, interplanetarisk sonde, kaldet a slangebot , udviklet af ingeniører ved NASAs Ames Research Center.

Siden 1964 har NASA har sendt 10 robotopdagelsesrejsende til at flyve forbi, kredser eller kører rundt om Mars, men slangebots vil give forskere et hidtil uset blik på Mars -landskabet. Snakebots, som kunne stå klar i 2005, vil kunne grave i Mars 'løse jord og grave ned i dybder, som andre robotprober ikke kan komme til. De kan glide ind i revner på planetens overflade. "En slangebot kunne navigere over groft, stejlt terræn, hvor en robot -rover med hjul sandsynligvis ville sidde fast eller vælte, "ledende snakebot -ingeniør Gary Haith siger.

Snakebots forventes at være mere holdbare og billigere end nogen sonde, der nogensinde er blevet sendt for at undersøge en planet. I denne udgave af Sådan fungerer ting , finder du ud af, hvordan snakebots vil udforske andre verdener, udføre byggeopgaver og måske endda sælges som radiostyret legetøj.

Snakebot Anatomi

Foto høflighed NASA

Snakebots er i modsætning til enhver robot sonde, der nogensinde skal bruges til rummissioner. For at en robot kan efterligne en biologisk slanges bevægelser, nogle særlige designfunktioner skal bruges. NASAs slangebotter er en model af polybot udviklet af Mark Yim af Xerox Palo Alto Research Center. Polybots er robotter, der er i stand til at ændre deres form for at udføre en række opgaver. Snakebots vil skride og grave under jorden for geologisk opmåling, eller spole op for at bære værktøjer til konstruktion i rummet.

Hoveddelen af ​​en slangebot består af omkring 30, identisk, hængsellignende moduler, der er forbundet sammen i en kæde. Disse moduler er forbundet med en central rygsøjle og arbejder sammen om at udføre forskellige funktioner. Slangebotrammen vil være konstrueret af et polycarbonatmateriale og dækket af en kunstig hud for at beskytte den mod de Mars -elementer. Her er et nærmere kig på en snakebots arkitektur og individuelle moduler:

• Elektronik - Hver slangebot vil have en central computer, muligvis placeret i slangebotens hoved, der fungerer sammen med mindre computere i hvert modul. Ledninger forbinder hvert modul til dets nabomoduler, skabe et netværk af moduler, der fungerer sammen som en enhed. Ledningerne vil også bære kommunikation og strøm til og fra computerens hjerne.
• Mikrokontroller - Disse små computere vil fortolke signaler fra hovedcomputeren til at styre bevægelse. I senere modeller, de kan være forbundet til et sæt sensorer for at tilvejebringe reflekser.
• Sensorer - I senere modeller, belastningssensorer kan tilføjes til robotens metal-ribberamme. Disse sensorer angiver, om slangen er i kontakt med noget, hvor det rører ved det, og hvor hård kontakten er.
• Motorer - To servomotorer, som er ligesom hylde-hobbymotorer, bruges til at flytte de forskellige dele i hvert modul. Hver motor aktiveres af et signal fra hovedprocessoren.
• Hjul - Hvert modul vil være udstyret med et hjul. Hjulet er ikke helt ansvarligt for transport af slangebotten - det bruges kun til at lette bevægelsen.
• Gear - Arbejder sammen med elektronikken, gearene giver mulighed for bevægelse af hængslerne. Dette vil give slangen evnen til at spole, sidevind og tommerorm på vej hen over jorden eller vikle rundt om genstande.
• Kamera -Små kameraer knyttet til slangebotterne vil give NASA et aldrig før set billede af den røde planet.
• Forbindelsesstænger - Når en sektion begynder at bevæge sig, disse kugleledede stænger trækker og aktiverer sektionen ved siden af.

Et nærbillede af slangebotmodulerne Foto høflighed NASA

Snakebots vil være i stand til at begrænse vægten af ​​det rumfartøj, der fører dem til rummet. Det slangelignende design giver dem mulighed for at udføre mange opgaver uden meget ekstraudstyr. "En af de mange fordele ved det slangebaserede design er, at robotten kan repareres i marken, "NASA -ingeniør Gary Haith siger." Vi kan inkludere en masse identiske ekstra moduler med slangen på en rummission, og så kan vi reparere slangebotten meget lettere end en almindelig robot, der har brug for bestemte dele. "

I modsætning til tidligere robotprober, slangebot vil være meget billig. I modsætning til $ 135 millioner Mars Odyssey, der blev lanceret den 7. april, 2001, slangebots vil sandsynligvis kun koste et par hundrede dollars hver. Faktisk, omkostningerne ved slangebotten er så lave, at en forsker siger, at der er mulighed for at udvikle en legetøjsversion.

Slithering på andre verdener

Snakebots vil let kunne bevæge sig over udenjordisk terræn. Foto med tilladelse fra NASA/Dominic Hart

Forskellige typer slanger har forskellige måder at bevæge sig gennem deres omgivelser på, herunder sidevikling, slithering og inch-ormning. Snakebots vil være i stand til at udføre alle disse bevægelser. De vil også være i stand til at spole og vende for at klatre op og over forhindringer. Indtil nu, testversionerne af slangebotten er blevet fjernstyret. Til sidst, forskere bliver nødt til at finde måder at give disse robotter en form for intelligens, så de kan operere langt fra Jorden.

"Vores første robot gør, hvad vi siger, den skal gøre, uanset hvad resultaterne er. Hvis det kommer til en forhindring, robotten vil fortsat prøve at gå over den, selvom opgaven er umulig, "Siger Haith." Vi lavede den første, simpel robot, fordi vi ønskede en fungerende slangebot om en dag eller to, en robot, der ville hjælpe os med at tænke over, hvordan en slangebot kunne og burde bevæge sig. "

Arbejd på en mere avanceret slangebot -model, en, der ville være i stand til uafhængig adfærd, er allerede startet. Nøglekomponenten i denne intelligente slangebot er en sensorbaseret kontrol. Sensorer indlejret i slangebotens krop ville sætte den i stand til at træffe autonome beslutninger om dens bevægelser. En del af denne udvikling vil omfatte skrivesoftware, der gør det muligt for slangebotten at lære af sin egen erfaring. Sådanne lektioner kan omfatte, hvordan man kravler fra bløde til hårde overflader, hvordan man går over ujævnt terræn, og hvordan man bestiger stilladser og kommer i revner. "Disse evner ville hjælpe robotten med at lede efter fossiler eller vand på en anden planet, "Siger Haith.

En anden forbedring, som forskere håber at gøre, er at give slangebotmusklerne. Disse kunstige muskler ville være lavet af plastik eller gummimateriale, der ville bøje, når der påføres elektricitet. Dette ville sænke slangens vægt og gøre den hård "som et bildæk, "Siger Haith. En dag, en hær af disse små slangebotter kunne lande på Mars og kravle ud af et lander -rumfartøj for at udføre dybe søgninger efter planeten. De kan endda begynde at bygge en base for en fremtidig menneskelig koloni.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -links

• Sådan fungerer Mars Odyssey
• Sådan fungerer Mars
• Hvordan Terraforming Mars vil fungere
• Sådan fungerer Robonauts

Andre store links

• NASAs afdeling for intelligente systemer
• NASAs Ames Research Center
• JPL Serpentine Robot
• NASA Robotic Missions
• Space.com:NASAs 'Snakebots' Slither to Life