ايتنا - شیوه‌های حرکتی نوین روبات‌های فضایی

تله‌های شن و ماسه‌ای نمی‌توانند تهدیدی برای مریخ‌نوردهای آتی باشد. یکی از این موانع حرکتی، زندگی مأموریت طولانی و موفقیت‌آمیز مریخ‌نورد ناسا به‌نام Spirit Mars rover را که از در سال ۲۰۰۹ در آن گیر افتاده بود، به‌پایان رساند و این دستگاه نهایتاً در سیارهٔ سرخ منجمد شد. چرخ‌های اسپیریت فقط می‌توانستند بچرخند، اما به گزارش ایتنا و به نقل از Space، این محدودیت لزوماً دامنگیر کاشفان رباتیک آینده نخواهد شد.

به گزارش ایتنا از Space، در سال ۲۰۱۵ مهندسان در مرکز فضایی جانسون ناسا برای پروژه اکتشاف قمری یک نمونهٔ اولیه از مریخ‌نورد ساختند. این روبات ۳۰۰ کیلوگرمی که Resource Prospector 15 نام داشت، می‌توانست چهار چرخ خود را بلند کند و بدین‌ترتیب در هنگامی که غلتش صرف، امکان تردد را برایش فراهم نمی‌کرد، می‌توانست بخزد.

این مریخ‌نورد کوچک از زائده‌های چندمنظوره‌ای ساخته شده بود که قادر به چرخاندن چرخ‌ها بودند و همچنین می‌توانستند آنها را جابجا و بلند کنند. این طرح اولیه با الهام گرفتن از نمونهٔ اولیهٔ Resource Prospector 15 ساخته شده بود. این ربات کوچک رنگارنگ برای توسعه و آزمودن تکنیک‌های پیچیدهٔ حرکتی که به بالا رفتن آن از تپه‌ها کمک می‌کردند، ساخته شده بود.

با اینکه این پروژه در سال ۲۰۱۸ لغو شد؛ اما گروهی از پژوهشگران به‌تازگی نگاه جدیدی به این پروژه انداخته و راهبردهای جدید حرکتی خود پیشنهاد کرده‌اند.

این مهندسین با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی و اجزای تجاری موجود، یک نسخهٔ مینیاتوری از RP15 ساختند که برای راندن چهار چرخ آن، از ۱۲ موتور مختلف بهره می‌گیرد. این مریخ‌نورد کوچک نیز مانند همتای بزرگتر خود به گونه‌ای طراحی شده که بتواند از خلال تله‌های ماسه‌ای و سایر موقعیتهای چسبنده، با خزیدن یا دست‌وپا زدن، به‌راه خود ادامه دهد.

آندراس کارسای (یکی از اعضای این گروه) می‌گوید: «ما با ایجاد یک ربات کوچک با قابلیت‌هایی مشابه با RP15 می‌توانیم اشکال گوناگون حرکتی را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده آزمایش کنیم.»

کارسای می‌افزاید: «ما در آزمون‌های خود، ابتدا اشکال حرکتی، محیط حرکت و شیبی را که روبات می‌بایست از آن بالا بیاید را تغییر دادیم و سپس به‌سرعت روی شکل‌های مختلف حرکتی و شرایط محیطی دیگر نیز کار کردیم.» نتایج آزمایش بسیار دلگرم‌کننده بودند و پژوهشگران آنها را در قالب یک مطالعهٔ جدید که امروز در مجلهٔ «پیشرفت علوم» منتشر کردند.

گفتنی است این مریخ‌نورد کوچک می‌تواند از شیب تند و مملو از دانه‌های خشخاش صعود کند. چرخ‌های جلوی این ربات دانه‌های خشخاش را به عقب می‌راندند و جلو رفتن را برای آن آسان می‌کردند. سپس چرخ‌های عقب حرکات جانبی، بالا رفتن و چرخیدن در قالب حرکات پیچیده، می‌توانستند به حرکت رو به جلوی روبات کمک کنند. پژوهشگران این طرز حرکت را مشابه دست و پا زدن در آب دانستند.

این گروه در آزمونی دیگر، RP15 را در یک بستر صاف و مرطوب از ماسه حرکت دادند. نمونهٔ اولیه تنها سه زائدهٔ کاملاً عملیاتی داشت و محدودیت‌های مربوط به بستر آزمون، مانع از آن می‌شدند که RP15 بتواند بر شیب خودش غلبه کند. ولی بنا بر گفته‌های اعضای گروه، نتایج این کارآزمایی‌ها، آنچه را که پژوهشگران پیش‌تر در مورد مریخ‌نورد کوچک دیده بودند، تأیید می‌کرد.

دن گلدمن (استاد فیزیک دانشگاه جورجیا) می‌گوید: «این ترکیب از بالابری، چرخش و دست‌وپا زدن اگر به‌درستی مورد استفاده قرار بگیرد، امکان حفظ حرکت روبه‌جلو را حتی در صورت کند بودن هم فراهم می‌کند. ما از طریق آزمون‌های آزمایشگاهی، نشان دادیم می‌توان به قدرت و استحکام بهبودیافته در اکتشافات سیاره‌ای و حتی سطوح چالش‌برانگیز در سیارهٔ خود ما دست یافت».

پژوهشگران امیدوارند که این راهبرد حرکتی را در خصوص روبات‌های بزرگتر نیز به‌کار بگیرند. اگر همه‌چیز خوب پیش رود، شاید خیلی طول نکشد که شاهد خزش و غلتش خودروهایی روی سطح ماه و مریخ – و همانطوری که استاد گلدمن اشاره کرد، روی زمین – باشیم.

ساموئل استانتون (مدیر برنامه در دفتر پژوهش‌های ارتش ایالات متحده که در این پژوهش شرکت داشت) می‌گوید: «پژوهش‌های ابتدایی نشان از اصول خلاف شهود و رویکردهای نوین در روش‌های حرکتی در مسیرهای پیچیده دارند».

وی ادامه می‌دهد: «این امر ممکن است منجر به پلتفرم‌های جدید و آگاه از مسیری شود که بتوانند به‌شکلی هوشمندانه حالت‌های حرکت چرخی و دیگر حالات را تغییر دهند تا پیشروی و حرکت دستگاه را حفظ کنند».