Блог

Jul 22, 2023

Роботы-черви могут помочь астрономам исследовать другие миры

Создавая роботов для освоения космоса, инженеры и разработчики часто черпают вдохновение у природы. От змей до гусениц и даже рыб – существует множество различных типов естественных движений.

Создавая роботов для освоения космоса, инженеры и разработчики часто черпают вдохновение у природы. От змей до гусениц и даже рыб — тела космических роботов имитируют множество различных типов естественных движений. Последний из этих так называемых биомиметических роботизированных тел создан в Итальянском технологическом институте (IIT) в Генуе, Италия, и его вдохновением послужили дождевые черви. Поскольку дождевые черви эволюционировали, чтобы выживать в самых разных типах почвы, часто извиваясь в замкнутом пространстве, их тела могут быть идеальными для исследования чужих планет.

«Этот робот может стать ступенькой к пониманию того, почему биоинспирированный подход актуален для разработки более совершенных роботов, которые будут служить этой цели и наверняка вдохновят на разработку других роботов», — Ридди Дас, постдокторант из ИИТ и первый автор книги статья о дождевых червях в журнале Nature Scientific Reports сообщает Astronomy. «Наш биоинспирированный подход показывает, что тщательное понимание внутренней биомеханики помогает понять реальный организм и разработать робота, который функционирует аналогично ему».

Робот-червь относится к области «мягкой робототехники», где инженеры и разработчики создают роботов с мягкими и гибкими телами, обычно состоящими из силикона или резины.

«Мягкая робототехника хорошо подходит для решения некоторых задач на Земле, особенно для работы с деликатными или гибкими предметами», — говорит Мира Дэй Таулер, старший инженер-исследователь Юго-Западного научно-исследовательского института, изучающая мягкую робототехнику. «Это включает в себя такие задачи, как сельское хозяйство и обработка продуктов питания. Подобные же задачи полезны и в космосе, поскольку помогают поддерживать операции на борту космической станции».

Мягкие роботы ценны тем, что они могут растягивать или скручивать свои гибкие корпуса, чтобы вписаться в небольшие пространства или перемещаться по ним. В случае с роботами-червями Даса они могли даже зарываться в почву, чтобы избежать суровых условий поверхности, характерных для соседних миров. Однако, хотя эти роботы предлагают некоторые уникальные преимущества, у них также есть свои ограничения. Таулер добавил, что эти машины «по своей сути не очень хорошо приспособлены к космическому вакууму». Эта задача заставляет таких ученых, как Дас, работать над конструкциями корпусов, которые сделают мягких роботов более устойчивыми к вакууму и, следовательно, более универсальными для использования.

В отличие от мягкой робототехники, «жесткая робототехника» фокусируется на более структурированных конструкциях роботизированных тел, изготовленных из жестких материалов, таких как пластик или металл, таких как планетоходы. Эти «жесткие роботы», от роботизированных рук до колес, могут быть предназначены для перевозки тяжелых грузов планетарного материала, например, образцов горных пород, или быть готовыми передвигаться по каменистой или неровной местности.

По словам Мартина Аскарате, инженера системы навигации роботов Европейского космического агентства (ЕКА): «Подсистема передвижения исследовательского марсохода всегда будет зависеть от целевой местности исследования. Например, на Марсе мы видели только колесные марсоходы, потому что это наиболее эффективный способ передвижения для перемещения по обширным территориям Марса. Но, например, при исследовании лунного кратера или лунных световых люков можно предусмотреть и другие типы передвижения (ходячие, прыгающие или змееподобные роботы)».

Другими словами, хотя у жестких роботов явно есть определенные сильные стороны, такие как способность противостоять экстремальным условиям и переносить тяжелые нагрузки, им не хватает гибкости мягких роботов.

В то время как космические организации, такие как НАСА, ЕКА и даже частные космические компании, такие как SpaceX, используют мягких и жестких роботов, Дас и его команда в IIT считали, что ключ к тому, чтобы сделать их робота-дождевого червя пригодным для исследования космоса, заключается в его движении.

«Я пытался понять важность некоторых анатомических особенностей дождевых червей, их роль в обеспечении подповерхностного передвижения, и, вдохновившись этим, разработал перистальтического мягкого робота», — говорит Дас. «Идея возникла из-за отсутствия на сегодняшний день настоящих роющих роботов».

Перистальтика — это тип сжимающих движений, которые совершают мышцы, чтобы двигаться вперед. Это движение наблюдается в пищеводе, когда мы едим, когда пища попадает в желудок изо рта посредством перистальтики.