Nästa rovers att utforska en annan planet kan ta med sig en scout.

Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (PUFFER) under utveckling vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, var inspirerad av origami. Dess lätta design kan platta till sig själv, stoppar in hjulen och kryper in på platser som rovers inte får plats.

Under det senaste och ett halvt året har PUFFER har testats i en rad oländig terräng, från Mojaveöknen i Kalifornien till Antarktis snöiga kullar. Tanken är att utforska områden som kan vara för riskabla för en fullfjädrad rover att åka, som branta sluttningar eller bakom sanddyner.

Den är designad för att åka uppför 45-graders sluttningar, undersöka överhäng och till och med falla ner i gropar eller kratrar. PUFFER är tänkt att vara den tåliga assistenten till en större robotkompis:flera av mikrobotarna kan plattas till som kort och staplas ovanpå varandra.

Sedan, de kan dras ut, dök upp och började utforska.

"De kan göra parallell vetenskap med en rover, så att du kan öka mängden du gör på en dag, sa Jaakko Karras, PUFFERs projektledare på JPL. "Vi kan se att dessa används på svåråtkomliga platser - kläms under avsatser, till exempel."

PUFFERs skapare på JPL hoppas få se boten rulla över Mars sand en dag. Men de föreställer sig att det skulle kunna användas av forskare här på jorden, också.

Carolyn Parcheta, en JPL-forskare som använder robotar för att utforska vulkaner, erbjöd vägledning om PUFFERs vetenskapliga instrument. Hon sa att användningen av ryggsäcksfärdiga bots har enorm potential för områden som geologi.

"Att ha något som är lika bärbart som en kompass eller en stenhammare betyder att du kan göra vetenskap i farten, " Hon sa.

En pappersprototyp

PUFFERs kropp skapades av Karras, som experimenterade med origamidesigner. Medan han var doktorand vid UC Berkeleys Biomimetic Millisystem Lab, han arbetade med att utveckla robotik baserad på naturliga former, som djur- och insektsrörelser.

PUFFER-teamet ersatte papper med ett kretskort – samma sak inuti din smartphone. Det gjorde att de kunde införliva mer elektronik, inklusive kontroll och rudimentära instrument.

"Kretskortet innehåller både elektroniken och kroppen, vilket gör att den blir mycket mer kompakt, sa Christine Fuller, en JPL-mekaniker som arbetade med PUFFERs struktur och testade den för tillförlitlighet. "Det finns inga monteringsfästen eller andra delar att hantera. Allt är integrerat till att börja med."

JPL:s Kalind Carpenter, som är specialiserad på robotmobilitet, gjort fyra hjul för hopfällbar bot på en 3-D-skrivare. Deras första prototyp var lite mer än rullande origami, men det blev snabbt mer komplext.

Hjulen utvecklades, går från fyra till två, och få slitbanor som gör att den kan klättra uppförsbackar. De kan också vikas över huvudkroppen, låter PUFFER krypa. En svans lades till för stabilisering. Solpaneler på PUFFERs mage gör att den kan vändas och laddas i solen.

Teamet samarbetade med Biomimetic Millisystems Lab, som utvecklade en "skittering walk" som håller boten på väg framåt, ett hjul i taget, utan att halka. Ett företag som heter Distant Focus Corporation, Champaign, Illinois, tillhandahållit en högupplöst mikrobildare som är tillräckligt känslig för att se föremål som bara är 10 mikron stora – en bråkdel av diametern på ett människohår.

Inom kort, PUFFER var redo för en provkörning.

Från Mojave till Mars

När de väl hade en funktionell prototyp, JPL-teamet tog ut PUFFER för fälttester. I Rainbow Basin, Kalifornien, boten klättrade över sedimentära bergsluttningar och under överhäng.

Den terrängen fungerar som en analog till Mars-landskap. På Mars, överhäng kan skydda organiska molekyler från skadlig strålning. Mörkt färgade marsbackar, som är av intresse för forskare, är ett annat potentiellt mål.

På en jämn grusväg, PUFFER kan köra ca 2, 050 fot (625 meter) på en batteriladdning. Det kan fluktuera lite beroende på hur mycket instrument ombord används.

Förutom ökenförhållanden, PUFFER har utrustats för snö. Carpenter designade större hjul och en platt fiskstjärt för att hjälpa den att korsa vinterterräng. Än så länge, den har testats på en skidort i Grand Junction, Colorado; Stor björn, Kalifornien; och på berget Erebus, en aktiv vulkan i Antarktis.

Ett av PUFFERs nyare fälttester var inte särskilt utmanande, men kan ändå räknas som en framgång:Consumer Electronics Show. På ett kongresscenter i Las Vegas, det lockade massor av förtjusta teknikfans.

PUFFER växer upp

Nästa steg är att göra PUFFER till en vetenskapsman. JPL-teamet tittar på att lägga till ett antal instrument som skulle göra det möjligt för dem att ta prov på vatten för organiskt material, eller en spektrometer för att studera den kemiska sammansättningen av dess miljö.

Det blir också större. Framtida design kan vara lika stor som en brödlåda, offrar sin mikrobotstorlek för ökad robusthet.

Mest spännande av allt skulle vara att göra PUFFER smartare. Just nu, den körs på Bluetooth och kan fjärrstyras. Men Carpenter sa att de skulle vilja lägga till autonomi, låter en svärm av PUFFERs bedriva vetenskap som ett mobilt team.

"Om Curiosity hade en bunt PUFFERs ombord, var och en av dem kunde gå till olika platser, och rovern skulle bara gå till den mest intressanta, " sa Carpenter.

Teamet hoppas att PUFFER kan hamna på ett framtida planetariskt uppdrag. Den innehåller redan många Mars-kompatibla material i sin konstruktion, inklusive arvsteknik från Viking, Pathfinder och Phoenix uppdrag.

Till exempel, PUFFERs kropp är insvept i Nomex, en stark textil som används i krockkuddarna som dämpade NASA:s Spirit och Opportunity rovers när de landade på Mars. Nomex används också av brandmän för att stöta bort värme, vilket betyder att PUFFER kan överleva att straffa höga temperaturer. Ett företag som heter Pioneer Circuits, Santa Ana, Kalifornien, hjälpte till att integrera Nomex i de vikbara kretskorten.

"Små robotutforskare som PUFFER kan förändra sättet vi gör vetenskap på Mars, " sa Karras. "Som Sojourner innan det, vi tycker att det är ett spännande framsteg inom robotdesign."