Idag använder NASA rovers på hjul för att navigera på Mars yta och bedriva planetarisk vetenskap, men forskning som involverar forskare från Texas A&M University kommer att testa genomförbarheten av ny ytutforskningsteknik:gående robotar.

Ryan Ewing, Robert R. Berg professor vid institutionen för geologi och geofysik vid Texas A&M, och Marion Nachon, biträdande forskare inom geologi och geofysik, är medutredare i projektet som stöds av NASA och leds av Feifei Qian, en WiSE Gabilan Biträdande professor vid University of Southern California Viterbi School of Engineering. Syftet med forskningen är att skapa och testa gående, eller "benta", robotar som lättare kan glida genom isiga ytor, skorpad sand och andra svårnavigerade miljöer, vilket avsevärt förbättrar forskarnas förmåga att samla in information från planetariska kroppar. .

Medan Mars Exploration Rovers och andra robotar framgångsrikt har skickats ut i rymden, fungerar de vanligtvis baserat på förprogrammerade agendor som kräver att mänskliga vetenskapsmän och ingenjörer matar in detaljerade instruktioner om vart de ska åka och vad de ska göra innan robotarna kommer till planet. Som ett resultat, när roboten stöter på oväntade scenarier eller upptäcker intressanta mätningar, har den begränsade möjligheter att anpassa sin plan. Detta kan hindra hur robotar och rovers navigerar i nya miljöer eller till och med få dem att missa vetenskapliga möjligheter.

Ewing säger att ökad förståelse för hur man integrerar robotteknik med både planetvetenskap och kognitiv vetenskap kommer att förbättra robotstödd utforskning av planetariska miljöer. Detta projekt syftar till att testa nästa generations högrörliga robotar som smidigt kan röra sig genom planetariska ytor och flexibelt stödja vetenskapliga utforskningsmål.

"Vi kommer att genomföra denna forskning på två viktiga planetära analoga platser som presenterar väldefinierade gradienter i jordtyper från skorpig sand vid White Sands Dune Field, N. M., till isiga stenblandningar vid Mt. Hood, Ore.," förklarade Ewing. "Vårt mål är att integrera benrobotar med hög rörlighet med inbäddade terrängavkännande teknologier och kognitiva mänskliga beslutsmodeller för att studera de geotekniska egenskaperna hos dessa jordar."

Projektet använder "bioinspirerade" robotar med ben, vilket innebär att deras form är modellerad efter djurs unika förmåga att röra sig bra på utmanande ytor som mjuk sand. Genom att använda den senaste "direktdrivna" ställdontekniken kan dessa robotar "känna" terrängen (t.ex. sandmjukhet och stenform) genom sina ben. Denna förmåga gör att robotar med ben att interagera med miljön på samma sätt som djur, och justerar deras rörelser efter behov.

Som Qian uttrycker det är dessa robotar modellerade på ett sätt som låter dem "inte bara härma hur djuren ser ut, utan verkligen förstå vad som gör dessa djur framgångsrika i olika terränger."

Möjligheten att "känna" terrängen med hjälp av ben gör det också möjligt för dessa robotar att enkelt samla information om miljön när de rör sig och justera utforskningsstrategier baserat på denna information.

"Vi kommer att arbeta för att bestämma hur friktionen och eroderbarheten hos olika jordar påverkas av ytskorpor, bergtäckta jordar och isinnehåll," förklarade Ewing. "Vi kommer att distribuera de direktdrivna benrobotarna för att kartlägga markstyrkan på två platser som är som landskap på månen, Mars och andra världar. Vi kommer samtidigt att mäta miljöparametrar som styr markstyrkan, inklusive partikelstorlek och form, markfuktighet, kemisk sammansättning och ishalt."

När forskare fortsätter att sträva efter att utforska planetariska miljöer, noterar Qian att fördelarna med att skicka robotar och rovers på initiala uppdrag för att samla information innan de skickar människor är betydande.

"Även för miljöer där det är säkert att skicka astronauter kan mobila robotar integrera vetenskaplig instrumentering och hjälpa till att ta exakta mätningar medan de rör sig", sa Qian.

I forskargruppen ingår även forskare från University of Pennsylvania, Georgia Institute of Technology och NASA:s Johnson Space Center.

"Detta är drömteamet och en mycket sällsynt chans att få ett team med alla komponenter i ett projekt," sa Qian. + Utforska vidare

Insektsinspirerad AI för autonoma robotar