Der beste lebenslustige Roboter könnte wie eine Schlange aussehen

Hineinzoomen / Roboterexperiment auf einem Gletscher.

Eisige Ozeanwelten wie Europa oder Enceladus gehören zu den vielversprechendsten Orten für die Suche nach außerirdischem Leben im Sonnensystem, da sie flüssiges Wasser enthalten. Aber um festzustellen, ob in ihren fremden Ozeanen etwas lauert, müssen wir über die Eiskappe hinausgehen, die mehrere Dutzend Kilometer dick sein kann. Alle Roboter, die wir über das Eis schicken, müssen den Großteil der Arbeit selbst erledigen, da die Kommunikation mit diesen Satelliten bis zu 155 Minuten dauert.

Forscher, die am Jet Propulsion Laboratory der NASA an einem Technologieentwicklungsprojekt namens Exobiology Extant Life Surveyor (EELS) arbeiten, haben möglicherweise eine Lösung für beide Probleme. Dabei kommt ein KI-gesteuerter Weltraumschlangenroboter zum Einsatz. Und sie haben bereits eines gebaut.

Geysire auf Enceladus

Die bisher beliebteste Idee, den Eisschild auf Enceladus oder Europa zu durchdringen, ist das thermische Bohren, eine Technik zur Suche nach Gletschern auf der Erde. Dabei handelt es sich um einen erhitzten Bohrer, der sich einfach durch das Eis schmilzt. „Viele Menschen arbeiten an verschiedenen thermischen Bohrmethoden, aber sie alle stehen vor der Herausforderung der Sedimentablagerung, die sich auf die Energiemenge auswirkt, die benötigt wird, um einen signifikanten Fortschritt durch die Eisdecke zu erzielen“, sagt Matthew Glender, Instrumentenleiter beim EELS-Projekt .

Anstatt also neue Löcher in das Eis zu bohren, konzentriert sich das EELS-Team darauf, bestehende Löcher zu nutzen. Die Cassini-Mission entdeckte geysirartige Jets, die Wasser aus Öffnungen im Eisschild nahe dem Südpol von Enceladus in den Weltraum schleuderten. „Das Konzept bestand darin, dass der Lander in der Nähe des Schlots landen würde und der Roboter sich an der Oberfläche und in den Schlot hinabbewegen würde, den Schlot absuchen und durch den Schlot in Richtung Ozean fliegen würde“, sagt Matthew Robinson, Leiter des Forschungsteams . EELS-Projektmanager.

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Das Problem bestand darin, dass Cassinis beste Bilder des Gebiets, in dem der Lander landen sollte, eine Auflösung von etwa 6 Metern pro Pixel hatten, was bedeutete, dass größere Hindernisse bei der Landung möglicherweise unentdeckt blieben. Erschwerend kam hinzu, dass diese Nahaufnahmen monokular waren, was bedeutete, dass wir das Gelände nicht richtig erkennen konnten. „Sehen Sie sich den Mars an. Zuerst haben wir einen Orbiter geschickt. Dann haben wir einen Lander geschickt. Dann haben wir einen kleinen Roboter geschickt. Und dann haben wir einen großen Roboter geschickt. Dieses Erkundungsmodell ermöglichte es uns, sehr detaillierte Informationen über das Gelände zu erhalten“, sagt Rohan Thakur , autonomer Anführer bei EELS. „Aber es dauert sieben bis elf Jahre, um Enceladus zu erreichen. „Wenn wir dem gleichen Modell folgen, wird es ein Jahrhundert dauern“, fügt er hinzu.

All-Terrain-Schlangen

Um unbekanntes Gelände zu bewältigen, hat das EELS-Team einen Roboter gebaut, der durch fast alles hindurchgehen kann. Es handelt sich um ein vielseitiges, bioinspiriertes, schlangenartiges Design mit einer Länge von etwa 4,4 Metern und einem Durchmesser von 35 Zentimetern. Es wiegt etwa 100 Kilogramm (zumindest am Boden). Es besteht aus 10 größtenteils identischen Teilen. „Jedes dieser Teile verfügt über eine Kombination aus Formbetätigung und Schraubenbetätigung, die an der Außenseite der Segmente angebrachte Schrauben drehen, um den Roboter durch seine Umgebung voranzutreiben“, erklärt Glender. Mithilfe dieser beiden Motortypen kann sich der Roboter mit dem, was das Team als „Hautantrieb“ bezeichnet, bewegen, der auf der Drehung von Schrauben beruht, oder mit einer von verschiedenen formbasierten Bewegungen, die auf Formmotoren basieren. „Lateralbewegung ist eine dieser Gangarten, bei denen man den Roboter lediglich gegen die Umgebung drückt“, sagt Glender.

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Das Grunddesign funktioniert auch auf anderen Oberflächen als Eis.
Hineinzoomen / Das Grunddesign funktioniert auch auf anderen Oberflächen als Eis.

Das Standard-Sensorarray ist am Kopf montiert und umfasst eine Reihe von Stereokameras, die einen 360-Grad-Betrachtungswinkel bieten. Es gibt auch Inertialmesseinheiten (IMUs), die Gyroskope zur Schätzung der Position des Roboters und Lidar-Sensoren verwenden. Aber sie hat auch einen Tastsinn. „Wir werden in jedem Teil Drehmoment-Kraft-Sensoren haben. Auf diese Weise werden wir an jedem Gelenk sowohl ein direktes Drehmoment als auch eine direkte Kraftmessung haben“, erklärt Robinson. All dies sollte es dem EELS-Roboter ermöglichen, sicher an den Entlüftungsöffnungen von Enceladus hoch- und runterzuklettern. und stabilisieren Sie ihn im Falle eines Ausbruchs, indem Sie ihn gegen Wände drücken, und navigieren Sie sogar nur durch Berührung, wenn Kameras und Lidar nicht funktionieren.

Aber der vielleicht anspruchsvollste Teil beim Bau des EELS-Roboters war sein Gehirn.

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