De volgende rovers die een andere planeet gaan verkennen, kunnen een verkenner meenemen.

De Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (PUFFER) in ontwikkeling bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, werd geïnspireerd door origami. Het lichtgewicht ontwerp is in staat zichzelf plat te maken, zijn wielen instoppen en kruipen op plaatsen waar rovers niet passen.

Het afgelopen anderhalf jaar is PUFFER is getest in een reeks ruige terreinen, van de Mojave-woestijn in Californië tot de besneeuwde heuvels van Antarctica. Het idee is om gebieden te verkennen die te riskant zijn voor een volwaardige rover om te gaan, zoals steile hellingen of achter zandduinen.

Het is ontworpen om hellingen van 45 graden op te skippen, overhangen onderzoeken en zelfs in kuilen of kraters vallen. PUFFER is bedoeld als de geharde assistent van een grotere robotgenoot:verschillende microbots kunnen als kaarten worden platgedrukt en op elkaar worden gestapeld.

Vervolgens, ze kunnen worden uitgeklapt, verscheen en begon te verkennen.

"Ze kunnen parallelle wetenschap doen met een rover, zodat u de hoeveelheid die u op een dag doet kunt verhogen, " zei Jaakko Karras, PUFFER's projectmanager bij JPL. "We kunnen zien dat deze worden gebruikt op moeilijk bereikbare locaties - knijpen onder richels, bijvoorbeeld."

De makers van PUFFER bij JPL hopen de bot ooit over het zand van Mars te zien rollen. Maar ze denken dat het gebruikt kan worden door wetenschappers hier op aarde, ook.

Caroline Parcheta, een JPL-wetenschapper die robots gebruikt om vulkanen te verkennen, bood begeleiding op de wetenschappelijke instrumenten van PUFFER. Ze zei dat het gebruik van bots die klaar zijn voor een rugzak een enorm potentieel heeft voor gebieden als geologie.

"Als je iets hebt dat zo draagbaar is als een kompas of een steenhamer, kun je on-the-fly wetenschap doen, " ze zei.

Een papieren prototype

PUFFER's lichaam is ontstaan ​​door Karras, die aan het experimenteren was met origami-ontwerpen. Toen hij afstudeerde aan het Biomimetic Millisystem Lab van UC Berkeley, hij werkte aan de ontwikkeling van robotica op basis van natuurlijke vormen, zoals beweging van dieren en insecten.

Het PUFFER-team heeft papier vervangen door een printplaat - hetzelfde in je smartphone. Daardoor konden ze meer elektronica inbouwen, inclusief controle- en rudimentaire instrumenten.

"De printplaat omvat zowel de elektronica als de body, waardoor het een stuk compacter is, " zei Christine Fuller, een werktuigbouwkundig ingenieur van JPL die aan de structuur van PUFFER heeft gewerkt en deze op betrouwbaarheid heeft getest. "Er zijn geen bevestigingsmiddelen of andere onderdelen om mee om te gaan. Alles is om te beginnen geïntegreerd."

JPL's Kalind Timmerman, die gespecialiseerd is in robotmobiliteit, maakte vier wielen voor de opvouwbare bot op een 3D-printer. Hun eerste prototype was weinig meer dan rollende origami, maar het werd al snel complexer.

De wielen evolueerden, van vier naar twee, en het verkrijgen van treden waarmee het hellingen kan beklimmen. Ze kunnen ook over het hoofdgedeelte worden gevouwen, waardoor PUFFER kan kruipen. Een staart werd toegevoegd voor stabilisatie. Zonnepanelen op de buik van PUFFER zorgen ervoor dat hij kan omdraaien en opladen in de zon.

Het team werkte samen met het Biomimetic Millisystems Lab, die een "vliegende wandeling" ontwikkelde die de bot naar voren houdt, één wiel tegelijk, zonder te slippen. Een bedrijf genaamd Distant Focus Corporation, champagne, Illinois, leverde een microimager met hoge resolutie die gevoelig genoeg was om objecten te zien die slechts 10 micron groot zijn - een fractie van een diameter van een mensenhaar.

Het duurde niet lang, PUFFER was klaar voor een proefrit.

Van de Mojave naar Mars

Toen ze eenmaal een functioneel prototype hadden, het JPL-team nam PUFFER mee voor veldtesten. In Regenboogbassin, Californië, de bot klauterde over hellingen van sedimentair gesteente en onder uitsteeksels.

Dat terrein dient als een analogie met Marslandschappen. Op Mars, overhangen zouden organische moleculen kunnen beschermen tegen schadelijke straling. Donkergekleurde hellingen van Mars, die van belang zijn voor wetenschappers, zijn een ander potentieel doelwit.

Op een vlakke onverharde weg, PUFFER kan ongeveer 2 rijden, 050 voet (625 meter) op één batterijlading. Dat kan een beetje fluctueren, afhankelijk van hoeveel instrumenten aan boord worden gebruikt.

Naast woestijnomstandigheden, PUFFER is uitgerust voor sneeuw. Carpenter ontwierp grotere wielen en een platte fishtail om hem te helpen door winters terrein te rijden. Tot dusver, het is getest in een skiresort in Grand Junction, Colorado; Grote Beer, Californië; en op de berg Erebus, een actieve vulkaan op Antarctica.

Een van PUFFER's recentere veldtesten was niet bijzonder uitdagend, maar toch als een succes te beschouwen:de Consumer Electronics Show. Op de verdieping van een congrescentrum in Las Vegas, het trok massa's opgetogen technologiefans.

PUFFER wordt volwassen

De volgende stap is om van PUFFER een wetenschapper te maken. Het JPL-team overweegt een aantal instrumenten toe te voegen waarmee het water kan bemonsteren op organisch materiaal, of een spectrometer om de chemische samenstelling van zijn omgeving te bestuderen.

Het wordt ook steeds groter. Toekomstige ontwerpen kunnen zo groot zijn als een broodtrommel, zijn microbotgrootte opofferen voor extra robuustheid.

Het meest opwindende van alles zou zijn om PUFFER slimmer te maken. Direct, het werkt op Bluetooth en kan op afstand worden bediend. Maar Carpenter zei dat ze autonomie wilden toevoegen, een zwerm PUFFER's toestaan ​​om wetenschap te bedrijven als een mobiel team.

"Als Curiosity een stapel PUFFERs aan boord had, elk van hen kon naar verschillende plekken gaan, en de rover zou gewoon naar de meest interessante gaan, ' zei Timmerman.

Het team is hoopvol dat PUFFER op een toekomstige planetaire missie zou kunnen eindigen. Het bevat al veel Mars-compatibele materialen in zijn constructie, inclusief erfgoedtechnologie van de Viking, Pathfinder- en Phoenix-missies.

Bijvoorbeeld, PUFFER's lichaam is gewikkeld in Nomex, een sterk textiel dat werd gebruikt in de airbags die NASA's Spirit en Opportunity-rovers dempten toen ze op Mars landden. Nomex wordt ook door brandweerlieden gebruikt om hitte af te weren, wat betekent dat PUFFER het straffen van hoge temperaturen zou kunnen overleven. Een bedrijf genaamd Pioneer Circuits, Sinterklaas, Californië, hielp de Nomex te integreren in de opvouwbare printplaten.

"Kleine robotverkenners zoals PUFFER kunnen de manier veranderen waarop we wetenschap op Mars doen, "Zei Karras. "Zoals Sojourner ervoor, we denken dat het een opwindende vooruitgang is in robotontwerp."