Astronauten op de maan sprongen rond, in plaats van gewoon te lopen. De planetaire verkenningsrobot SpaceBok van Zwitserland heeft hun voorbeeld gevolgd, alle vier de poten van de grond lanceren tijdens tests in het technische hart van ESA.

SpaceBok is een viervoetige robot ontworpen en gebouwd door een Zwitsers studententeam van ETH Zürich en ZHAW Zürich. Het wordt momenteel getest met behulp van robotfaciliteiten in ESA's technisch centrum ESTEC in Nederland.

Er wordt gewerkt onder leiding van Ph.D. student Hendrik Kolvenbach van het Robotic Systems Lab van ETH Zürich, momenteel gevestigd bij ESTEC. De robot wordt gebruikt om het potentieel van "dynamisch lopen" te onderzoeken om zich te verplaatsen in omgevingen met een lage zwaartekracht.

Hendrik legt uit:"In plaats van statisch lopen, waarbij ten minste drie poten te allen tijde op de grond blijven, dynamisch lopen zorgt voor gangen met volledige vluchtfasen waarbij alle benen van de grond blijven. Dieren maken gebruik van dynamische gangen vanwege hun efficiëntie, maar tot voor kort, de rekenkracht en algoritmen die nodig zijn voor besturing maakten het een uitdaging om ze op robots te realiseren.

"Voor de omgevingen met een lagere zwaartekracht van de maan, Mars of asteroïden, zo van de grond springen blijkt een zeer efficiënte manier om je te verplaatsen."

"Astronauten die in de een-zesde zwaartekracht van de maan bewegen, namen instinctief het springen over. SpaceBok zou mogelijk tot 2 m hoog kunnen worden in maanzwaartekracht, hoewel een dergelijke hoogte nieuwe uitdagingen met zich meebrengt. Zodra hij van de grond komt, moet de robot met poten zichzelf stabiliseren om weer veilig naar beneden te komen - op dit moment gedraagt ​​hij zich in feite als een mini-ruimtevaartuig, ", zegt teamlid Alexander Dietsche.

"Dus wat we hebben gedaan, is een van de methoden gebruiken die een conventionele satelliet gebruikt om zijn oriëntatie te regelen, een reactiewiel genoemd. Het kan worden versneld en vertraagd om een ​​gelijke en tegengestelde reactie in SpaceBok zelf teweeg te brengen, " legt teamlid Philip Arm uit.

"Aanvullend, De poten van de SpaceBok bevatten veren om energie op te slaan tijdens de landing en deze vrij te geven bij het opstijgen, aanzienlijk verminderen van de energie die nodig is om die sprongen te bereiken, " voegt een ander teamlid toe, Benjamin Zon.

Het team verhoogt langzaam de hoogte van de repetitieve sprongen van de robot, tot 1,3 meter in gesimuleerde maanzwaartekracht tot nu toe.

Er zijn testopstellingen opgezet om verschillende zwaartekrachtomgevingen te simuleren, niet alleen de maanomstandigheden nabootsen, maar ook de zeer lage zwaartekracht van asteroïden. Hoe lager de zwaartekracht, hoe langer de vliegfase kan zijn voor elke robotsprong, maar effectieve controle is nodig voor zowel het opstijgen als het landen.

Om de verdwijnende lage zwaartekracht van asteroïden te simuleren, het SpaceBok-team maakte gebruik van de vlakste vloer van Nederland:een epoxyvloer van 4,8 x 9 m, gladgestreken tot een totale vlakheid van minder dan 0,8 mm, genaamd de Orbital Robotics Bench for Integrated Technology (ORBIT), onderdeel van ESA's Orbital Robotics and Guidance Navigation and Control Laboratory.

SpaceBok werd op zijn kant gelegd, vervolgens bevestigd aan een vrij zwevend platform om nul-G-omstandigheden in twee dimensies te reproduceren. Toen hij van een muur sprong, liet zijn reactiewiel hem halverwege de sprong ronddraaien, hij liet het opnieuw met de voeten landen aan de andere kant van de kamer - alsof het langs een verkleind enkelvoudig laagzwaartekrachtoppervlak sprong.

Hendrik voegde toe:"Het testen ging zo goed dat we SpaceBok zelfs hebben gebruikt om een ​​live-actiespel van Pong te spelen, de videogameklassieker."

Het testen zal doorgaan in meer realistische omstandigheden, met sprongen over obstakels, heuvelachtig terrein, en realistische grond, uiteindelijk de deur uit.

Hendrik studeert aan ESTEC via ESA's Networking Partnering Initiative, bedoeld om geavanceerd academisch onderzoek voor ruimtetoepassingen te benutten.