ESA กำลังช่วยเหลือนักเรียนกลุ่มหนึ่งจากการทดสอบของเมืองซูริคและพัฒนาหุ่นยนต์สำรวจกระโดด หุ่นยนต์ที่ถูกเรียกว่า SpaceBok นั้นถูกออกแบบมาให้ทำงานกับวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำเช่นดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์น้อย มันขึ้นอยู่กับแนวคิดของ 'การเดินแบบไดนามิก' ซึ่งเป็นสิ่งที่สัตว์ในโลกใช้
โรเวอร์เช่นวิญญาณโอกาสและความอยากรู้ทำให้การสำรวจดาวอังคารเป็นผลงานที่ยอดเยี่ยม แต่ยานพาหนะที่มีล้อนั้นมีข้อ จำกัด : มีบางสถานที่ที่พวกเขาไม่สามารถไปถึงได้ ในขณะที่หุ่นยนต์กระโดดขนาดเล็ก MASCOT แสดงให้เราเห็นบนพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย Ryugu หุ่นยนต์กระโดดมีบางสิ่งที่จะนำเสนอ
กลุ่มนักศึกษาจากสถาบันการศึกษาในซูริกกำลังพัฒนานักสำรวจหุ่นยนต์ที่ก้าวหน้าที่สุดคนหนึ่ง SpaceBok เป็นหุ่นยนต์สี่ขาที่ถูกทดสอบที่ศูนย์เทคนิค ESTEC ของ ESA ในเนเธอร์แลนด์ แนวคิดทั้งหมดได้รับแรงบันดาลใจจากนักบินอวกาศที่ไปยังดวงจันทร์
เมื่อนักบินอวกาศชาวอเมริกันมาถึงดวงจันทร์พวกเขาก็พบว่าการกระโดดเป็นวิธีธรรมชาติในการเคลื่อนที่ แรงโน้มถ่วงต่ำทำให้เป็นโหมดขับเคลื่อนอย่างมีประสิทธิภาพอย่างน้อยสำหรับวัตถุมวลต่ำ
“ สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำของดวงจันทร์ดาวอังคารหรือดาวเคราะห์น้อยกระโดดลงมาจากพื้นดินเช่นนี้กลายเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการเดินทาง”
Hendrik Kolvenbach จาก Robotic Systems Lab ของ ETH Zurich
ทีมนักศึกษาจากซูริคนำโดยนักศึกษาปริญญาเอก Hendrik Kolvenbach จากแล็บระบบหุ่นยนต์ของ ETH ซูริคทำงานใน RobotBok มาระยะหนึ่งแล้ว การออกแบบของพวกเขาขึ้นอยู่กับสัตว์เช่นกวางและละมั่ง (Sprinbok) และวิธีที่พวกเขาเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วในบางสถานการณ์
“ แทนที่จะเดินแบบคงที่ซึ่งอย่างน้อยสามขาอยู่บนพื้นตลอดเวลาเดินแบบไดนามิกช่วยให้การเดินแบบเต็มขั้นตอนในระหว่างที่ขาทั้งหมดพักจากพื้นดิน” Kolvenbach กล่าวในการแถลงข่าว
ในอดีตการสร้างหุ่นยนต์ประเภทนี้เป็นไปไม่ได้ แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้การพัฒนาเป็นไปได้ “ สัตว์ใช้ประโยชน์จากท่าเดินแบบไดนามิกเนื่องจากมีประสิทธิภาพ แต่จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้พลังการคำนวณและอัลกอริธึมที่จำเป็นสำหรับการควบคุมทำให้มันท้าทายที่จะตระหนักถึงพวกมันในหุ่นยนต์” Kolvenbach กล่าว
เมื่อนักบินอวกาศร่อนลงบนดวงจันทร์การกระโดดเป็นการตอบโต้โดยสัญชาตญาณต่อแรงโน้มถ่วงต่ำ แต่มันง่ายกว่าสำหรับพวกเขา มนุษย์เรามีความสมดุลตามธรรมชาติ สำหรับหุ่นยนต์ความสามารถนั้นต้องได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นอย่างพิถีพิถันเหมือนยานอวกาศ
“ นักบินอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยแรงโน้มถ่วงหนึ่งในหกของดวงจันทร์ใช้การกระโดดโดยสัญชาตญาณ SpaceBok อาจมีแรงดึงดูดของดวงจันทร์สูงถึง 2 ม. แม้ว่าความสูงดังกล่าวจะสร้างความท้าทายใหม่ เมื่อมันหลุดออกมาจากพื้นแล้วหุ่นยนต์ที่มีขาต้องการที่จะทำให้ตัวเองมั่นคงลงได้อย่างปลอดภัยอีกครั้งโดยปกติแล้วมันจะมีพฤติกรรมเหมือนยานอวกาศขนาดเล็กในเวลานี้” Alexander Dietsche สมาชิกทีมกล่าว
“ ดังนั้นสิ่งที่เราทำคือควบคุมหนึ่งในวิธีที่ดาวเทียมทั่วไปใช้เพื่อควบคุมทิศทางของมันซึ่งเรียกว่าล้อปฏิกิริยา มันสามารถเร่งและลดความเร็วลงเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้ามในสเปซบ็อก” Philip Arm สมาชิกทีมอธิบาย
แม้ว่ามนุษย์และสัตว์สามารถกระโดดได้อย่างง่ายดายตามธรรมชาติหุ่นยนต์กระโดดอย่าง SpaceBok มีข้อได้เปรียบบางอย่าง มันสามารถเก็บพลังงาน
“ นอกจากนี้ขาของ SpaceBok ยังรวมสปริงเพื่อเก็บพลังงานในระหว่างการลงจอดและปล่อยมันเมื่อเครื่องบินบินลงซึ่งจะช่วยลดพลังงานที่จำเป็นในการกระโดดได้อย่างมีนัยสำคัญ” เบนจามินซันสมาชิกทีมคนอื่นกล่าว
แม้ว่าทีมคิดว่า SpaceBok สามารถกระโดดขึ้นไปบนความสูง 2 เมตร (6.5 ฟุต) บนดวงจันทร์พวกเขายังไม่ได้อยู่ที่นั่น จนถึงตอนนี้พวกเขาได้บรรลุความสูง 1.3 (4.2 ฟุต) เมตรในแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์จำลอง
ห้องทดสอบในเนเธอร์แลนด์อนุญาตให้ทีมจำลองสภาพแวดล้อมแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกัน บนดาวเคราะห์น้อยหุ่นยนต์สามารถกระโดดได้สูงกว่า 2 เมตรและเป็นเวลานาน แต่ต้องใช้การควบคุมที่ดีกว่าในการลงจอดอย่างปลอดภัย
การทดสอบอื่นใช้พื้นผิวที่เรียบมาก ๆ เรียกว่า Orbital Robotics Bench สำหรับเทคโนโลยีแบบรวม (ORBIT) ORBIT สามารถทดสอบ SpaceBok ในสองมิติ ในการทดสอบนี้หุ่นยนต์ถูกวางไว้ที่ด้านข้างและแนบกับฐานลอยอิสระ จากนั้นมันจะเด้งกลับด้านบน ORBIT เพื่อจำลองแรงโน้มถ่วงที่ต่ำมากของดาวเคราะห์น้อย
การทดสอบเป็นไปได้ดีสำหรับ SpaceBok แต่นี่เป็นพื้นผิวที่เรียบการทดสอบการเชื่อมโยงในสภาพห้องปฏิบัติการ ทีมได้ทำการทดสอบบนพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอที่ Mars Yard ของ ESA แต่ต้องการการทดสอบเพิ่มเติมกับอุปสรรคที่ต้องกระโดดข้าม ในที่สุดสิ่งเหล่านั้นก็จะถูกทำออกไปข้างนอก
แหล่งที่มา:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: หุ่นยนต์กระโดดอวกาศบินเหมือนยานอวกาศ
- ESA: ระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์
- นิตยสาร Space: หุ่นยนต์กระโดดเยอรมัน - ฝรั่งเศสเพิ่งลงจอดบนพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย Ryugu
