Gående robotter kan hjælpe med forskning på andre planeter

I dag bruger NASA rovere på hjul til at navigere på Mars' overflade og udføre planetarisk videnskab, men forskning, der involverer videnskabsmænd fra Texas A&M University, vil teste gennemførligheden af ​​ny overfladeudforskningsteknologi:walking robotter.

Ryan Ewing, Robert R. Berg professor ved Institut for Geologi og Geofysik ved Texas A&M, og Marion Nachon, associeret forsker i geologi og geofysik, er medforskere på projektet støttet af NASA og ledet af Feifei Qian, en WiSE Gabilan Adjunkt ved University of Southern California Viterbi School of Engineering. Målet med forskningen er at skabe og teste gående, eller "benede", robotter, der lettere kunne glide gennem iskolde overflader, skorpesand og andre vanskelige at navigere miljøer, og dermed forbedre videnskabsmænds evner til at indsamle information fra planetariske kroppe markant. .

Mens Mars Exploration Rovers og andre robotter med succes er blevet sendt ud i rummet, opererer de typisk baseret på forudprogrammerede dagsordener, der kræver, at menneskelige videnskabsmænd og ingeniører indtaster detaljerede instruktioner om, hvor de skal hen, og hvad de skal gøre, før robotternes ankomst til planet. Som et resultat, når robotten støder på uventede scenarier eller opdager interessante målinger, har den begrænsede muligheder for at tilpasse sin plan. Dette kan forhindre, hvordan robotter og rovere navigerer i nye miljøer eller endda få dem til at gå glip af videnskabelige muligheder.

Ewing siger, at øget forståelse af, hvordan man integrerer robotteknologi med både planetarisk videnskab og kognitiv videnskab, vil forbedre robotstøttet udforskning af planetariske miljøer. Dette projekt har til formål at teste næste generations højmobilitetsrobotter, der adræt kan bevæge sig gennem planetariske overflader og fleksibelt understøtte videnskabelige udforskningsmål.

"Vi vil udføre denne forskning i to vigtige planetariske analoge steder, der præsenterer veldefinerede gradienter i jordtyper fra skorpet sand ved White Sands Dune Field, N. M., til iskolde stenblandinger ved Mt. Hood, Ore.," forklarede Ewing. "Vores mål er at integrere robotter med ben med høj mobilitet med indlejrede terrænfølende teknologier og kognitive menneskelige beslutningsmodeller for at studere de geotekniske egenskaber af disse jorder."

Projektet anvender "bioinspirerede" robotter med ben, hvilket betyder, at deres form er modelleret efter dyrs unikke evner til at bevæge sig godt på udfordrende overflader som blødt sand. Ved at bruge den nyeste "direct-drive" aktuatorteknologi kan disse robotter "føle" terrænet (f.eks. sandblødhed og klippeformer) gennem deres ben. Denne evne tillader robotter med ben at interagere med miljøet på samme måde som dyr og justerer deres bevægelser efter behov.

Som Qian udtrykker det, er disse robotter modelleret på en måde, der tillader dem "ikke bare at efterligne, hvordan dyrene ser ud, men virkelig at forstå, hvad der gør disse dyr succesrige på forskellige terræner."

Evnen til at "føle" terrænet ved hjælp af ben gør det også muligt for disse robotter nemt at indsamle information om miljøet, mens de bevæger sig rundt og justere udforskningsstrategier baseret på disse oplysninger.

"Vi vil arbejde på at bestemme, hvordan friktionen og eroderbarheden af ​​forskellige jordarter påvirkes af overfladeskorper, klippedækket jord og isindhold," forklarede Ewing. "Vi vil implementere de direkte drevne robotter med ben til at kortlægge jordstyrken på to steder, der er som landskaber på Månen, Mars og andre verdener. Vi vil samtidig måle miljøparametre, der styrer jordstyrken, herunder partikelstørrelse og form, jordfugtighed, kemisk sammensætning og isindhold."

Mens videnskabsmænd fortsat stræber efter at udforske planetariske miljøer, bemærker Qian, at fordelene ved at sende robotter og rovere på indledende missioner for at indsamle information, før de sender mennesker, er betydelige.

"Selv for miljøer, hvor det er sikkert at sende astronauter, kan mobile robotter integrere videnskabelig instrumentering og hjælpe med at tage præcise målinger, mens de bevæger sig rundt," sagde Qian.

Forskergruppen omfatter også forskere fra University of Pennsylvania, Georgia Institute of Technology og NASA's Johnson Space Center.

"Dette er drømmeholdet og en meget sjælden chance for at bringe et hold med alle komponenterne i ét projekt," sagde Qian. + Udforsk yderligere

Insekt-inspireret kunstig intelligens til autonome robotter