Origami-inspireret robot kan tage en tur med en rover

De næste rovere, der udforsker en anden planet, kan muligvis tage en spejder med.

Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (PUFFER) under udvikling på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, var inspireret af origami. Dens lette design er i stand til at flade sig selv, stikker hjulene ind og kravler ind på steder, hvor rovere ikke kan passe.

I løbet af det seneste halvandet år, PUFFER er blevet testet i en række barske terræner, fra Mojave-ørkenen i Californien til Antarktis sneklædte bakker. Ideen er at udforske områder, der kan være for risikable til, at en fuldgyldig rover kan gå, såsom stejle skråninger eller bag klitter.

Det er designet til at sprænge op ad 45 graders skråninger, undersøge udhæng og endda falde ned i gruber eller kratere. PUFFER er beregnet til at være den hårdføre assistent til en større robot-ledsager:flere af mikrobotterne kan flades ud som kort og stables oven på hinanden.

Derefter, de kan vippes ud, dukkede op og begynd at udforske.

"De kan lave parallel videnskab med en rover, så du kan øge mængden, du laver på en dag, " sagde Jaakko Karras, PUFFERs projektleder hos JPL. "Vi kan se, at disse bliver brugt på svært tilgængelige steder - klemt under afsatser, for eksempel."

PUFFERs skabere hos JPL håber at se botten rulle hen over Mars sand en dag. Men de forestiller sig, at det kunne bruges af forskere lige her på Jorden, såvel.

Carolyn Parcheta, en JPL videnskabsmand, der bruger robotter til at udforske vulkaner, tilbydes vejledning om PUFFERs videnskabelige instrumenter. Hun sagde, at brugen af ​​rygsækklare bots har et enormt potentiale for områder som geologi.

"At have noget, der er så bærbart som et kompas eller en stenhammer, betyder, at du kan lave videnskab i farten, " hun sagde.

En papirprototype

PUFFERs krop stammer fra Karras, der eksperimenterede med origami -designs. Mens han var kandidatstuderende ved UC Berkeleys Biomimetic Millisystem Lab, han arbejdede på at udvikle robotter baseret på naturlige former, som dyr og insektbevægelse.

PUFFER-teamet erstattede papir med et printkort - det samme inde i din smartphone. Det gav dem mulighed for at indarbejde mere elektronik, herunder kontrol og rudimentære instrumenter.

"Printkortet omfatter både elektronikken og kroppen, hvilket gør det muligt at være meget mere kompakt, " sagde Christine Fuller, en JPL-mekaniker, der arbejdede på PUFFERs struktur og testede den for pålidelighed. "Der er ingen monteringsbefæstelser eller andre dele at forholde sig til. Alt er integreret til at begynde med."

JPL's Kalind Carpenter, der har specialiseret sig i robotmobilitet, lavet fire hjul til foldebot på en 3-D printer. Deres første prototype var lidt mere end rullende origami, men det blev hurtigt mere komplekst.

Hjulene udviklede sig, går fra fire til to, og få trin, der gør det muligt for den at klatre op ad skråninger. De kan også foldes over hoveddelen, tillader PUFFER at kravle. En hale blev tilføjet til stabilisering. Solpaneler på PUFFERs mave gør det muligt at vende den om og lade op i solen.

Teamet indgik et samarbejde med Biomimetic Millisystems Lab, som udviklede en "skitrende gåtur", der holder botten bevægende fremad, et hjul ad gangen, uden at glide. Et firma kaldet Distant Focus Corporation, Champagne, Illinois, leverede et højopløsningsmikrobillede, der er følsomt nok til at se objekter, der kun er 10 mikrometer store - en brøkdel af diameteren af ​​et menneskehår.

Inden længe, PUFFER var klar til en prøvetur.

Fra Mojave til Mars

Da de havde en funktionel prototype, JPL-holdet tog PUFFER ud til felttest. I Rainbow Basin, Californien, bot klatrede over sedimentære klippeskråninger og under udhæng.

Det terræn fungerer som en analog til Mars landskaber. På Mars, udhæng kan beskytte organiske molekyler mod skadelig stråling. Mørkfarvede Mars -skråninger, som er af interesse for videnskabsmænd, er et andet potentielt mål.

På en jævn jordsti, PUFFER kan køre omkring 2, 050 fod (625 meter) på én batteriopladning. Det kan svinge lidt afhængigt af, hvor meget indbyggede instrumenter bruges.

Udover ørkenforhold, PUFFER er blevet udstyret til sne. Carpenter designede større hjul og en flad fiskehale for at hjælpe den med at krydse vinterligt terræn. Indtil nu, det er blevet testet på et skisportssted i Grand Junction, Colorado; Stor bjørn, Californien; og på Erebus-bjerget, en aktiv vulkan i Antarktis.

En af PUFFERs nyere felttest var ikke særlig udfordrende, men kan stadig tælles som en succes:Consumer Electronics Show. På et kongrescenter etage i Las Vegas, det trak skarer af glade teknologifans.

PUFFER vokser op

Det næste skridt er at gøre PUFFER til en videnskabsmand. JPL-teamet kigger på at tilføje en række instrumenter, der ville gøre det muligt for det at prøve vand for organisk materiale, eller et spektrometer for at studere den kemiske sammensætning af dets miljø.

Det bliver også større. Fremtidige designs kan være lige så store som en brødkasse, ofrer sin mikrobotstørrelse for øget robusthed.

Mest spændende af alt ville være at gøre PUFFER smartere. Lige nu, den kører fra Bluetooth og kan fjernstyres. Men Carpenter sagde, at de gerne ville tilføje autonomi, tillader en sværm af PUFFER at udføre videnskab som et mobilt team.

"Hvis Curiosity havde en stak PUFFER'er ombord, hver af dem kunne gå til separate steder, og roveren ville bare gå til den mest interessante, " sagde tømrer.

Holdet håber, at PUFFER kan ende på en fremtidig planetarisk mission. Det inkluderer allerede mange Mars-kompatible materialer i sin konstruktion, herunder arv teknologi fra vikingen, Stifinder og Phoenix missioner.

For eksempel, PUFFERs krop er pakket ind i Nomex, et stærkt tekstil brugt i de airbags, der afbødede NASAs Spirit og Opportunity rovere, da de landede på Mars. Nomex bruges også af brandmænd til at afvise varme, hvilket betyder PUFFER kunne overleve straffe høje temperaturer. Et firma kaldet Pioneer Circuits, Santa Ana, Californien, hjalp med at integrere Nomex i de foldbare kredsløb.

"Små robotforskere som PUFFER kan ændre den måde, vi laver videnskab på på Mars, "Sagde Karras." Ligesom Sojourner før det, vi synes, det er et spændende fremskridt inden for robotdesign."