تساعد وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مجموعة من الطلاب من زيوريخ في اختبار وتطوير الروبوت الاستكشافي المتنقل. تم تصميم الروبوت ، الذي يُطلق عليه SpaceBok ، للعمل على أجسام منخفضة الجاذبية مثل القمر أو الكويكبات. إنه يعتمد على مفهوم "المشي الديناميكي" ، وهو شيء تستخدمه الحيوانات على الأرض.
قام روفرز مثل الروح والفرصة والفضول بعمل رائع في استكشاف المريخ. لكن هذه المركبات ذات العجلات لها قيودها: هناك بعض الأماكن التي لا يمكنهم الوصول إليها. كما أظهر لنا الروبوت الصغير الصغير MASCOT على سطح الكويكب Ryugu ، فإن الروبوتات المتنقلة لديها ما تقدمه.
تقوم مجموعة من الطلاب من المؤسسات في زيورخ بتطوير واحد من أكثر المستكشفين الآليين تقدمًا على الإطلاق. SpaceBok هو روبوت رباعي الأرجل يتم اختباره في المركز التقني ESTEC التابع لهيئة ESA في هولندا. الفكرة كلها مستوحاة من رواد الفضاء الذين ذهبوا إلى القمر.
عندما وصل رواد الفضاء الأمريكيون إلى القمر ، اكتشفوا بسرعة أن القفز كان وسيلة طبيعية للتنقل. جعلت الجاذبية المنخفضة منه طريقة دفع فعالة ، على الأقل للأجسام منخفضة الكتلة.
"بالنسبة لبيئات القمر المنخفضة الجاذبية أو المريخ أو الكويكبات ، فإن القفز من على الأرض مثل هذا يتضح أنه طريقة فعالة للغاية للتنقل."
هندريك كولفينباخ من مختبر الأنظمة الروبوتية ETH Zurich
يعمل فريق الطلاب من زيوريخ ، بقيادة طالب الدكتوراه هندريك كولفينباخ من مختبر الأنظمة الروبوتية ETH Zurich ، على RobotBok منذ فترة. يعتمد تصميمها على الحيوانات مثل الغزلان والظباء (Sprinbok) وكيف تتحرك بسرعة في بعض الظروف.
وقال كولفينباخ في بيان صحفي: "بدلاً من المشي الثابت ، حيث تبقى ثلاث أرجل على الأقل على الأرض في جميع الأوقات ، فإن المشي الديناميكي يسمح للأجواء بمراحل طيران كاملة تظل خلالها جميع الأرجل بعيدة عن الأرض".
في الماضي ، لم يكن من الممكن بناء هذه الأنواع من الروبوتات. لكن التقدم التكنولوجي يجعل تنميتها مجدية. قال Kolvenbach: "تستغل الحيوانات المقاييس الديناميكية بسبب كفاءتها ، ولكن حتى وقت قريب ، كانت القوة الحسابية والخوارزميات المطلوبة للتحكم تجعل من الصعب إدراكها على الروبوتات".
عندما هبط رواد الفضاء على القمر ، كان القفز استجابة فطرية لانخفاض الجاذبية هناك. ولكن كان أسهل عليهم. نحن البشر لدينا توازن طبيعي. بالنسبة للروبوتات ، يجب أن تكون هذه القدرة مصممة بدقة ومدمجة ، تمامًا مثل المركبات الفضائية.
"رواد الفضاء الذين يتحركون في سدس قمر القمر اعتمدوا القفز غريزيًا. من المحتمل أن يصل ارتفاع SpaceBok إلى 2 متر في الجاذبية القمرية ، على الرغم من أن مثل هذا الارتفاع يشكل تحديات جديدة. يقول الكسندر ديتشيه ، عضو الفريق ، إنه بمجرد أن يبتعد عن الأرض يحتاج الروبوت ذو الأرجل إلى تثبيت نفسه ليهبط مرة أخرى بأمان - فهو يتصرف بشكل أساسي مثل مركبة فضائية صغيرة في هذه المرحلة.
"ما فعلناه هو تسخير إحدى الطرق التي يستخدمها الأقمار الصناعية التقليدية للتحكم في اتجاهه ، وتسمى عجلة التفاعل. يمكن تسريعها وتباطؤها لإحداث رد فعل متساو ومعاكس في SpaceBok نفسه ، "يوضح عضو الفريق Philip Arm.
على الرغم من أن البشر والحيوانات يمكن أن يقفزوا بسهولة طبيعية ، فإن الروبوت الآلي مثل SpaceBok لديه بعض المزايا. يمكنها تخزين الطاقة.
"بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن أرجل SpaceBok الينابيع لتخزين الطاقة أثناء الهبوط وإطلاقها عند الإقلاع ، مما يقلل بشكل كبير من الطاقة اللازمة لتحقيق هذه القفزات" ، يضيف عضو آخر في الفريق ، بنيامين صن.
على الرغم من أن الفريق يعتقد أن SpaceBok يمكن أن تقفز إلى ارتفاع 2 متر (6.5 قدم) على القمر ، إلا أنها لم تصل بعد. حتى الآن وصلوا إلى ارتفاع 1.3 (4.2 قدم) في جاذبية القمر المحاكاة.
يسمح مرفق الاختبار في هولندا للفريق بمحاكاة بيئات الجاذبية المختلفة. على الكويكبات ، يمكن أن يقفز الروبوت حتى أعلى من مترين ، ولفترات أطول من الزمن ، ولكن هذا يتطلب ضوابط أفضل لأداء عمليات هبوط آمنة.
استخدم اختبار آخر سطحًا مسطحًا للغاية يسمى مقعد Orbital Robotics Bench للتكنولوجيا المتكاملة (ORBIT.) يمكن لـ ORBIT اختبار SpaceBok في بعدين. في هذا الاختبار ، تم وضع الروبوت على جانبه وإرفاقه بقاعدة عائمة بحرية. ثم ارتد من جانب إلى آخر على المدار ، لمحاكاة الجاذبية المنخفضة للغاية للكويكبات.
تسير الاختبارات على ما يرام بالنسبة لـ SpaceBok. ولكن هذا كله سطح مستو ، اختبارات مقيدة في ظروف المختبر. أجرى الفريق بعض الاختبارات على الأسطح غير المستوية في Mars Yard التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، ولكنه يحتاج إلى المزيد من الاختبارات مع العقبات التي يجب تجاوزها. بعض ذلك سيتم في نهاية المطاف في الهواء الطلق.
مصادر:
- بيان صحفي: القفز عن روبوت الفضاء يطير مثل مركبة فضائية
- وكالة الفضاء الأوروبية: الأتمتة والروبوتات
- مجلة الفضاء: هبوط روبوت ألماني فرنسي على سطح الكويكب Ryugu
