Esta Weird Robot Tumbleweed podría cambiar Exploración Planetaria
Una esfera rodante de varillas y cables está siendo desarrollado por la NASA toma chuparse y sigue tickin '.
Bolas Super Bot
Un prototipo del robot
V. SunSpiral et al.
El Super Bola Bot parece un poco a la cuna de un gato de cables y palos. Los motores, baterías, sensores y sistemas de control electrónicos situados en los extremos de las varillas puede aflojar o apretar la tensión de los cables. Variando el que los cables están sueltos y que son tensas con el tiempo, el robot puede colapsar, expandir o rollo. El robot suspendería su carga útil de instrumentos científicos en el centro de su cuerpo, y los bajar al suelo para analizar superficies y recoger muestras cuando sea necesario. Sistemas de comunicaciones inalámbricas en los robots permitirán a los usuarios controlar de forma remota los droides.
El robot es una " estructura de tensegridad , "o" tensegridad "para abreviar - una estructura que combina elementos bajo tensión, los cables, con elementos que son rígidos, las varillas. Este principio estructural fue descubierto por primera vez por el escultor Kenneth Snelson en la década de 1940 y exploró para su uso en arquitectura por el inventor Buckminster Fuller en la década de 1960. La investigación posterior encontró tensegridades durante toda la biología - por ejemplo, la columna vertebral humana se basa tanto en las vértebras y los músculos, tendones y ligamentos que rodean y sostienen los huesos.
"Estamos empujando más allá del enfoque tradicional de la construcción de robots rígidos, donde las fuerzas magnifican alrededor de las articulaciones y otros puntos comunes de falla, y confiando en la tensegridad, que disipa las fuerzas a lo largo de las estructuras, para construir robots de última generación", dice SunSpiral. "Al tener un robot que tiene una capacidad muy fuerte para absorber las fuerzas, se puede tener un sistema que ambas tierras y movimientos, en lugar de, por ejemplo, tienen una bolsa de aire se utiliza una vez y tirar. Eso ahorra una gran cantidad de masa que se necesita volar en una misión, que a su vez ahorra en el precio ".
Cuando se trata de Titan, los investigadores prevén el abandono de bolas Super Motores de búsqueda que son cada uno cubierto por un escudo térmico para protegerlos de la quema en la atmósfera de Titán. Titán tiene una gravedad en la superficie de un poco más de una séptima parte del de la Tierra, lo que significa que la velocidad máxima de los robots - el más rápido caerán en la espesa atmósfera de Titán - es cerca de 33 kilómetros por hora, más o menos equivalente a la velocidad alcanzada después de un 30 la caída del pie en la Tierra. "Los primeros prototipos que cayeron podría sobrevivir ese tipo de impacto", dice SunSpiral.
Estos robots les resultaría más difícil sobrevivir una caída en Marte, ya que el planeta rojo tiene tanto un ambiente más delgado y más fuerte que la gravedad de Titán, lo que significa que alcanzarían una velocidad máxima más alta. "Pero tal vez un sencillo paracaídas podía frenarlos suficiente para un aterrizaje seguro", dice SunSpiral. "Todavía estamos respondiendo a la pregunta de lo que las velocidades más altas de estos robots pueden aterrizar en el son."
Incluso si alguna parte de uno de estos robots se rompe en el aterrizaje, el hecho de que cada parte de la tensegridad es interdependiente de los demás significa que si algunas piezas se rompen, del robot otras partes pueden tomar el relevo. "Estamos anticipando que algunas partes pueden fallar", dice el investigador Ken Caluwaerts, un experto en robótica de la Universidad de Gante en Bélgica. "Estamos desarrollando un sistema distribuido de control de modo que si, por ejemplo, una cuarta parte de los motores fallan, la estructura debe ser capaz de seguir rodando."
"Se podría rodar fuera de los bordes de los acantilados o hacia abajo los tubos de lava."
La robustez potencial de estos robots podría significar que pueden tomar riesgos robots tradicionales pueden no atreverse - "usted podría rodar fuera de los bordes de los acantilados o hacia abajo los tubos de lava", dice SunSpiral. Por otra parte, los robots de tensegridad menudo pueden ser empacados en formas compactas, lo cual es de vital importancia en las misiones espaciales, donde el espacio es reducido. Además, el hecho de que todos los sistemas de control de los robots encajan en las tapas de los extremos de cada varilla "significa que podemos construir robots de una variedad de escalas - podemos hacer que los robots dos veces más grande o la mitad de pequeño que si queríamos cambiando las longitudes de las varillas ", dice SunSpiral."Este es un trabajo muy fascinante", dice experto en robótica Sam Felton, de la Universidad de Harvard, quien no participó en esta investigación. "Estos robots tensegridad tienen un enorme potencial, y estoy deseando ver qué otros trucos estos robots pueden aprender."
Aunque las estructuras de tensegridad obtienen su fuerza de la forma en que cada parte es interdependiente en cualquier otra parte, esta característica también hace que el diseño y control de robots con estructuras de tensegridad extremadamente desafiantes, dice SunSpiral. "Modelado de todo el camino de estas estructuras también pueden interactuar con su medio ambiente es también muy difícil", agregó.
Para controlar estos robots de inspiración biológica, SunSpiral y sus colegas han desarrollado un sistema de control biológico inspirado. Ellos desarrollaron algoritmos para controlar los robots que imitan generadores de patrones centrales , circuitos neuronales en animales a menudo vitales para las actividades tales como la locomoción, la masticación, la respiración y la digestión, lo que permitiría a los robots a rodar de forma automática "de la misma forma que usted o yo podamos respirar sin pensar en ello ", dice Felton. Además, los investigadores también desarrollaron una manera para que los robots aprendan a rodar por su cuenta con la ayuda de los algoritmos evolutivos, lo que es valioso para los robots que operan por sí mismos en otro planeta, donde las reglas de movimiento pueden diferir de las de la Tierra.
El prototipo de los científicos están desarrollando es aproximadamente esférico, de aproximadamente 35 libras y 5 pies de ancho. SunSpiral y sus colegas anticipan tenerlo listo para rodar en una instalación de pruebas rover aire libre a mediados de septiembre. Pero "se necesita mucho más trabajo antes de que esto se hace cada vez una misión de la NASA", dice SunSpiral.
Para ayudar a que los robots de tensegridad una realidad, SunSpiral y sus colegas han publicado el código abierto NASA robótica tensegridad conjunto de herramientas , que es línea de forma gratuita y se basa en el Bullet Physics motor, un simulador de física del juego. También están desarrollando "un bajo costo, kits de robótica de tensegridad-fáciles de usar para que sea fácil para la gente para armar nuevos robots de tensegridad, para los estudiantes e investigadores para juguetear un poco con ellos", dice SunSpiral. "Queremos que la gente de todo el mundo que exploran este concepto revolucionario para ayudar a abrir nuevos caminos."
Tensegridad Robot
Este robot fue construido a partir de un kit de bricolaje.
V. SunSpiral
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