science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe Snakebots zullen werken

Een derde generatie model van een slangenbot die wordt ontwikkeld voor verkenning van Mars Foto met dank aan NASA/Jonas Dino

Slangen zijn unieke wezens omdat hun lichaam hen in staat stelt in de kieren en spleten van de wereld te komen die de meeste andere wezens niet kunnen. Bij gebrek aan stijve skeletten en ledematen, slangen kunnen hun lichaam verdraaien om in kleine gaatjes te komen, wikkel rond boomtakken en glijd over anders onhandelbare rotsen. Deze slangachtige eigenschappen vormen de inspiratie voor een nieuw type robot, interplanetaire sonde, genaamd a slangenbot , wordt ontwikkeld door ingenieurs van NASA's Ames Research Center.

Sinds 1964, NASA heeft 10 robotverkenners gestuurd om voorbij te vliegen, baan of zwerven rond Mars, maar snakebots zullen wetenschappers een ongekende kijk op het landschap van Mars geven. slangenbots, die in 2005 klaar zou kunnen zijn, zal in staat zijn om in de losse grond van Mars te graven en naar diepten te graven waar andere robotsondes niet kunnen komen. Ze kunnen in de scheuren van het aardoppervlak glijden. "Een slangenbot kan over ruige, steil terrein waar een robotrover op wielen waarschijnlijk vast komt te zitten of omvalt, " hoofd snakebot ingenieur Gary Haith zegt.

Van Snakebots wordt verwacht dat ze duurzamer en goedkoper zijn dan welke sonde dan ook die ooit is gestuurd om een ​​planeet te onderzoeken. In deze editie van Hoe dingen ZULLEN werken , je zult ontdekken hoe snakebots andere werelden zullen verkennen, bouwtaken uitvoeren en misschien zelfs worden verkocht als radiografisch bestuurbaar speelgoed.

Snakebot-anatomie

Foto met dank aan NASA

Snakebots zijn anders dan alle robotsondes die ooit voor ruimtemissies zijn gebruikt. Om een ​​robot de bewegingen van een biologische slang te laten nabootsen, enkele speciale ontwerpkenmerken moeten worden gebruikt. NASA's snakebots zijn een model van de polybot ontwikkeld door Mark Yim van het Xerox Palo Alto onderzoekscentrum. Polybots zijn robots die van vorm kunnen veranderen om verschillende taken uit te voeren. Snakebots zullen onder de grond glijden en graven voor geologisch onderzoek, of oprollen om gereedschap voor constructie in de ruimte te dragen.

Het hoofdgedeelte van een snakebot bestaat uit ongeveer 30, identiek, scharnierachtige modules die in een ketting aan elkaar zijn gekoppeld. Deze modules zijn verbonden door een centrale ruggengraat en werken samen om verschillende functies uit te voeren. Het snakebot-frame wordt gemaakt van polycarbonaat en bedekt met een kunstmatige huid om het te beschermen tegen de Martiaanse elementen. Hier is een nadere blik op de architectuur en afzonderlijke modules van een snakebot:

  • Elektronica - Elke snakebot heeft een centrale computer, mogelijk gelokaliseerd in het hoofd van de slangenbot, dat werkt in combinatie met kleinere computers in elke module. Draden verbinden elke module met de aangrenzende modules, het creëren van een netwerk van modules die samenwerken als een eenheid. De bedrading zal ook communicatie en stroom van en naar het computerbrein vervoeren.
  • Microcontrollers - Deze kleine computers interpreteren signalen van de hoofdcomputer om beweging te besturen. Bij latere modellen ze kunnen worden aangesloten op een reeks sensoren om reflexen te bieden.
  • Sensoren - Bij latere modellen, spanningssensoren kunnen worden toegevoegd aan het metalen ribframe van de robot. Deze sensoren geven aan of de slang ergens mee in contact komt, waar het het aanraakt en hoe hard het contact is.
  • Motoren - Twee servomotoren, die zijn als kant-en-klare hobbymotoren, wordt gebruikt om de verschillende onderdelen in elke module te verplaatsen. Elke motor wordt geactiveerd door een signaal van de hoofdprocessor.
  • Wielen - Elke module wordt uitgerust met één wiel. Het wiel zal niet volledig verantwoordelijk zijn voor het transporteren van de snakebot - het zal alleen worden gebruikt om beweging te vergemakkelijken.
  • versnellingen - Werken in combinatie met de elektronica, de tandwielen zorgen voor beweging van de scharnieren. Dit geeft de slang de mogelijkheid om op te rollen, zijwind en inch-worm zijn weg over de grond of wikkel rond objecten.
  • Camera - Kleine camera's die aan de slangenbots zijn bevestigd, geven NASA een nooit eerder gezien beeld van de rode planeet.
  • Drijfstangen - Wanneer een sectie begint te bewegen, deze drijfstangen met kogelgewrichten trekken en activeren het gedeelte ernaast.
Een close-up van de snakebot-modules Foto met dank aan NASA

Snakebots kunnen het gewicht van het ruimtevaartuig dat hen naar de ruimte brengt, beperken. Door het slangachtige ontwerp kunnen ze veel taken uitvoeren zonder veel extra apparatuur. "Een van de vele voordelen van het op slangen gebaseerde ontwerp is dat de robot in het veld kan worden gerepareerd, NASA-ingenieur Gary Haith zegt. "We kunnen een aantal identieke reservemodules meenemen met de slang op een ruimtemissie, en dan kunnen we de snakebot veel gemakkelijker repareren dan een gewone robot die specifieke onderdelen nodig heeft."

In tegenstelling tot eerdere robotsondes, snakebot zal erg goedkoop zijn. In tegenstelling tot de Mars Odyssey van 135 miljoen dollar die op 7 april werd gelanceerd, 2001, snakebots zullen waarschijnlijk slechts een paar honderd dollar per stuk kosten. In feite, de kosten van de snakebot zijn zo laag dat een onderzoeker zegt dat er een mogelijkheid is om een ​​speelgoedversie te ontwikkelen.

Glijden op andere werelden

Snakebots zullen gemakkelijk over buitenaards terrein kunnen bewegen. Foto met dank aan NASA/Dominic Hart

Verschillende soorten slangen hebben verschillende manieren om door hun omgeving te bewegen, inclusief zijwinding, glibberen en inch-wormen. Snakebots kunnen al deze bewegingen uitvoeren. Ze kunnen ook oprollen en omdraaien om op en over obstakels te klimmen. Tot dusver, de testversies van de snakebot zijn op afstand bestuurbaar. Eventueel, wetenschappers zullen manieren moeten vinden om deze robots een vorm van intelligentie te geven zodat ze ver van de aarde kunnen opereren.

"Onze eerste robot doet wat we hem zeggen te doen, wat de resultaten ook zijn. Als het om een ​​obstakel gaat, de robot zal blijven proberen er overheen te gaan, zelfs als de taak onmogelijk is, "zegt Haith. "We hebben de eerste gemaakt, simpele robot omdat we over een dag of twee een werkende snakebot wilden, een robot die ons zou helpen nadenken over hoe een slangenbot zou kunnen en moeten bewegen."

Werk aan een meer geavanceerd snakebot-model, een die in staat zou zijn tot onafhankelijk gedrag, is al begonnen. Het belangrijkste onderdeel van deze intelligente snakebot is een op sensoren gebaseerde besturing. Sensoren ingebed in het lichaam van de snakebot zouden hem in staat stellen om autonome beslissingen te nemen over zijn bewegingen. Een deel van die ontwikkeling omvat het schrijven van software waarmee de snakebot kan leren van zijn eigen ervaring. Dergelijke lessen kunnen zijn:kruipen van zachte naar harde oppervlakken, hoe over ruw terrein te gaan en hoe steigers te beklimmen en in scheuren te komen. "Deze vaardigheden zouden de robot helpen bij het zoeken naar fossielen of water op een andere planeet, ' zegt Haith.

Een andere verbetering die onderzoekers hopen te maken, is om de slangenbotspieren te geven. Deze kunstmatige spieren zouden gemaakt zijn van plastic of rubber materiaal dat zou buigen wanneer elektriciteit wordt toegepast. Dit zou het gewicht van de slang verlagen en hem taai maken "zoals een autoband, "zegt Haith. Op een dag, een leger van deze kleine slangenbots zou op Mars kunnen landen en van een lander-ruimtevaartuig kunnen kruipen om diepgaande zoektochten op de planeet uit te voeren. Ze zouden zelfs kunnen beginnen met het bouwen van een basis voor een toekomstige menselijke kolonie.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-links

  • Hoe Mars Odyssey werkt
  • Hoe Mars werkt
  • Hoe Terraforming Mars zal werken
  • Hoe Robonauts zal werken

Andere geweldige links

  • NASA's afdeling Intelligent Systems
  • NASA's Ames Research Center
  • JPL Serpentine Robot
  • NASA-robotmissies
  • Space.com:NASA's 'Snakebots' glibberen tot leven