Robot-jaszczurka do badania powierzchni Marsa
Chińscy inżynierowie stworzyli robota, który naśladuje wygląd i ruchy pustynnej jaszczurki. Dzięki temu jest dobrze przystosowany do warunków, które panują na powierzchni Marsa. Taki robot mógłby zastępować marsjańskie łaziki, docierając do miejsc, które dla nich są na przykład zbyt strome albo zbyt małe.
Badania kosmiczne są nieodmiennie związane z rozwojem zaawansowanych technologii. Tam, gdzie pytania są nieskończone, takie same są też w możliwości rozwoju. Nowoczesne roboty nie raz już udowodniły swoją przydatność w badaniach prowadzonych na innych planetach, zwłaszcza na Marsie – planecie na tyle podobnej do Ziemi, że sprawdzają się na niej wypracowane w ziemskich warunkach rozwiązania.
Fascynacja badaniami na Marsie jest inspirowana przez nadzieję znalezienia tam śladów życia – obecnego lub, co bardziej prawdopodobne, istniejącego na tej planecie przed milionami lub miliardami lat. Co więcej, badacze liczą na odkrycia dotyczące zasobów i środowiska, które sprawią, że w przyszłości wyślemy na Marsa misję załogową i będziemy dalej snuć marzenia o zaludnieniu planety.
Szczególną inspiracją dla technologii jest od dawna natura. Wynalazki inspirowane obserwacją przyrody mają nawet swoją wspólną dziedzinową nazwę – bionika, czyli biologia i elektronika. Do tej grupy zaliczyć należy robota-jaszczurkę zaprojektowanego w chińskim Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. Robot ma elastyczną strukturę, naśladującą ciało i sposób poruszania się pustynnych jaszczurek. Twórcy opisali swój wynalazek w czasopiśmie “MDPI's Biomimetics”. Liczą na to, że będzie to doskonałe urządzenie do eksploracji Czerwonej Planety.
– Bezzałogowe misje na Marsa odnoszą sukces dzięki opracowaniu określonych typów łazików planetarnych, przygotowanych do wykonywania zadań na powierzchni Marsa – napisali w swoim artykule Guangming Chen, Long Qiao, Zhenwen Zhou, Lutz Richter i Aihong Ji. – Ze względu na to, że nawierzchnia składa się z gruntów ziarnistych i różnej wielkości skał, współczesne łaziki mogą mieć trudności z poruszaniem się po miękkich glebach i wspinaniem się po skałach. Aby przezwyciężyć te trudności, opracowaliśmy czworonożnego robota pełzającego, inspirowanego lokomocją jaszczurki pustynnej.
Bioniczny robot złożony jest z elastycznej struktury przypominającej kręgosłup i czterech nóg. Żeby naśladować ruchy jaszczurki, każda noga ma dwa zawiasy i koło zębate, które razem naśladują stawy i umożliwiają charakterystyczny wahadłowy ruch jaszczurki. Tam, gdzie jaszczurka ma staw biodrowy, łączący kręgosłup z nogami, robot został wyposażony w dwa serwomechanizmy (silniki działające na zasadzie sprzężenia zwrotnego) i przegubowe mechanizmy umożliwiające robotowi podnoszenie się bez utraty równowagi. Natomiast „stopy” robota mają po cztery elastyczne palce składające się z dwóch zawiasów i pazura.
Aby odtworzyć ruchy jaszczurki inżynierowie zaprojektowali całą gamę modeli kinematycznych, oddzielny dla stopy, nogi i kręgosłupa oraz połączeń między nimi, a także dla każdego typu ruchu. W ten sposób mechanicznie powtórzone są najcenniejsze cechy jaszczurki – duża elastyczność ciała, sprawność ruchów i przyczepność do podłoża.
Ponieważ seria symulacji wypadła bardzo zadowalająco, autorzy publikacji i twórcy robota przygotowali jego prototyp, przy użyciu materiałów wydrukowanych na drukarce 3D, panelu kontrolnego dla serwomechanizmów, baterii litowej i części elektronicznych. Prototypowy robot-jaszczurka rozpoczął testy na skalistym podłożu przypominającym powierzchnię Marsa. Te próby także wypadły pomyślnie.
Badacze są więc przekonani, że ich robot bardzo dobrze nadaje się do wyprawy na Czerwoną Planetę. Zanim to jednak nastąpi, czeka ich jeszcze sporo pracy – trzeba go testować w różnych warunkach, wyposażyć w strukturę uszczelniającą, która chronić będzie przed glebą i unoszącym się w atmosferze pyłem, a także przygotować korpus ze znacznie bardziej odpornych materiałów. Ostatnim etapem, nad którym pracę zaczynają teraz Chen i jego współpracownicy, jest system ciągłego zasilania robota a także mechanizm sterujący oparty na modelu uczenia się maszynowego, który pozwoli mu reagować odpowiednio na niezaplanowane okoliczności.
Publikacja: Guangming Chen et al, Development of a Lizard-Inspired Robot for Mars Surface Exploration, Biomimetics (2023). DOI: 10.3390/biomimetics8010044
Opracowano na podstawie artykułu A lizard-inspired robot to explore the surface of Mars opublikowanego na portalu Tech Xplore.
