AREE – концепт робота для исследования Венеры из NASA JPL (+видео)

11.08.2017 / 07:51
164
0
Рейтинг: + 0 - 0
Добавить в закладки
У кого в закладках
Исследование Венеры является одной из насущных задач земных ученых, которые пока мало продвинулись в данном направлении. Но недавнее представление Лаборатории NASA JPL робота AREE, похоже, сможет изменить ход событий, - передает Robotics.ua

Исследовать Венеру смогут только роботы

Самое длительное время, которое космический корабль провел на поверхности Венеры, составляет 127 минут. 1 марта 1982 года зонд «Венера-13» СССР совершил мягкую посадку с парашютом и сумел продержаться чуть более двух часов. Все компьютерные системы были герметично закрыты в титановом сосуде под давлением, который был предварительно охлажден на орбите. Температура поверхности на Венере в среднем составляет 464 ° C, что не дало электронике работать.

Но не только температура делает Венеру особенно опасной для компьютеров. Давление на поверхности составляет около 90 атмосфер, что эквивалентно давлению на глубине 9000 м в океане Земли. Удушающая атмосфера, которая делает поверхность Венеры такой негостеприимной, не дает нам узнать больше об этой планете с орбиты, поэтому было бы здорово отправить туда робота.

Обычный подход к роверу для Венеры, является сложным, дорогостоящим и потенциально опасным, но команда инженеров Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Пасадене, штат Калифорния, предложила новую новаторскую идею для исследования поверхности Венеры. Если проблема заключается в электронике, почему бы просто не избавиться от неё, а вместо этого построить обычный механический ровер?

Благодаря финансированию из программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) команда JPL хочет узнать, можно ли создать разведывательный робот без датчиков, компьютеров или энергосистем. Концепт аппарата, получивший название Automaton Rover for Extreme Environments (AREE), использовал бы зубчатые передачи, пружины и другие механизмы для обеспечения большей части функций, включая генерацию энергии, её хранение, датчики, локомоцию и даже связь. 

AREE, концепт, робот-исследователь, NASA, JPL, США - Концепты и прототипы роботов - Robotics

Полагаясь на механические системы, робот сможет работать с высокими температурами в течение нескольких недель, месяцев или даже лет на поверхности Венеры. Джонатан Саудер (Jonathan Sauder), инженер-технолог и механик JPL Technology Infusion Group, является руководителем проекта AREE. В следующем интервью он рассказал подробнее о роботе AREE.

Откуда у вас возникла идея AREE?

Однажды мы с нашими инженерами работали над одним промежуточным проектом. Во время перерыва на кофе мы говорили о механизмах и компонентах, которые смогли бы выдержать высокие температуры. Мы поняли, что есть два места, которые имеют большой смысл для этого испытания – Венера и Юпитер, который имеет высокую радиационную среду, разрушающую электронику.

Можно ли было построить ровер с бортовой электроникой?

Мы собирались построить полностью механическую маркерную архитектуру, которая вообще не будет использовать электрические подсистемы или электронику, заменив все стандартные электрические подсистемы механическими вычислениями. Когда мы начали копаться в этом проекте больше, мы поняли, что построить традиционный ровер, как Curiosity для исследования Марса с централизованным ядерным процессором просто невозможно. Вместо этого нам нужно было сосредоточиться на чем-то, что сможет дать необходимую производительность.

Первоначально мы собирались также попытаться сделать ряд наших научных измерений механически. Когда мы начали изучать это, мы просто не могли получить разрешение данных, которое нужно для измерения таких вещей, как температура и давление. Существуют различные высокотемпературные комплекты электроники, которые были разработаны из карбида кремния и галлийные системы, которые работают при высоких температурах. Проблема в том, что они находятся на очень низком уровне интеграции. Так что это означает, что вы не можете делать с ними традиционные электрические системы, и вы не можете сделать ничего близкого к тому, что потребуется для ровера. Поэтому наша идея была создать платформу для мобильных устройств, которая сможет передвигаться, изучать новые места и работать намного дольше, чем вы могли бы с существующими в настоящее время системами.

С чего вы начали дизайн AREE?

Основная цель состоит в том, чтобы сначала спроектировать нашу архитектуру передвижения настолько, насколько это возможно. И тогда вторая цель будет в использовании как можно больше простых, распределенных реактивных механизмов, чтобы мы могли сортировать информацию по дороге, проходя через поверхность Венеры. Вы заметите, что некоторые из наших ранних изображений ровера выглядели так же, как Strandbeests Theo Jansen, полуавтономные существа, которые бродили по пляжам Нидерландов. Strandbeest управляется только несколькими простыми датчиками, которые контролируют, двигаются ли ноги назад или вперед, и имеют встроенную логистику, чтобы избежать попадания песка и воды. Первое, что нужно было изменить, это ноги – на гусеницы. Так как поверхность на Венере достаточно сложная, этот тип хода является самым оптимальным.

Можете ли вы описать, как AREE будет перемещаться по поверхности Венеры?

В основном то, что мы делаем, это разработка некоторых очень специализированных систем с точки зрения предотвращения препятствий и определение наличия достаточной мощности для перемещения, а не стандартная централизованная система управления несколькими процессами с помощью программного обеспечения.

Мы пытаемся создать механизмы максимально простыми, чтобы выполнять одну специализированную задачу, но достичь в ней успеха. Может быть, когда робот будет врезаться в объект, он будет поворачивать свой рычаг, что заставит его немного двигаться назад, вращаться на 90º градусов и вперед. Мы можем сделать только один шаблон предотвращения препятствий, но это можно будет повторять это несколько раз и быть в состоянии в конечном итоге способными проложить наш путь вокруг препятствий.

Каким образом возможности AREE принципиально уникальны для других предложений?

В настоящее время существует несколько концепций миссии Венеры, каждая из которых будет стоить столько же, сколько для Марса. Большинство предложений очень сложны и могут работать от 2 до 24 часов. Мы смотрим на увеличение этого количества времени на месяц, по существу, с помощью этой концепции ровера, и на самом деле именно здесь происходит ключевое новшество: возможность опробовать несколько мест на поверхности Венеры и понять, как все меняется со временем.

Можете ли вы описать свое видение AREE, если он оправдает ваши ожидания?

Идеальный робот был бы способен путешествовать на Венере на тессере, которая является грубой и скалистой лавой. Наша цель состояла бы в том, чтобы использовать этот ровер во время на этой местности, принимая геологические образцы, чтобы помочь нам понять, как развилась Венера. В конце концов, целью было бы разместить ровер, который по существу был бы бесперспективным для Венеры, преодолевая большинство препятствий и продолжить движение вперед медленно, но стабильно, собирая образцы и данные о погоде по мере их поступления.

Одним из главных недостатков механической системы является ее способность производить научные измерения. Помимо коммуникаций, одним из ключевых направлений, которые могут эффективно использовать высокотемпературную электронику, является программный инструмент. Более сложные измерения, особенно связанные с геологическими измерениями, требуют электронных решений.

В конце прошлого года NASA анонсировало HOTTech «Hot Operating Temperature Technology Program», которая предоставляет финансирование для поддержки передовых разработок технологий для робототехники в областях с температурой в 500 градусов по Цельсию или выше. Команда AREE надеется, что HOTTech приведет к некоторым научным инструментам, которые смогут выжить на их ровере, но если нет, у них также есть некоторые идеи для интересных способов научного применения без какой-либо электроники. К ним относятся измерение скорости ветра от ветровой турбины, температура и давление от термически расширяющихся материалов и химические свойства стержней, которые реагируют на определенные требуемые химические вещества. Технология, которая разрабатывается для AREE, имеет приложения в других местах в солнечной системе, а не только в условиях высокой радиации, таких как спутник Юпитера Европа. На Земле AREE может быть полезным для взятия проб из активного вулкана или высокорадиоактивных сред.

Согласно robotics.ua, на этом этапе AREE получила финансирование NIAC для второго этапа дальнейшего развития проекта. Команда работает над более подробным изучением системы локомоции, которая, вероятно, будет включать в себя замену гусеничного шасси на что-то основанное на колесах и более надежное. Инженеры также разрабатывают высокотемпературные механические часы, одну из фундаментальных частей любого автономного механического компьютера, и Саудер говорит, что он ожидает захватывающих результатов от строительства и тестирования радиолокационной целевой сигнализации в течение следующего года. Отметим, что это один из самых инновационных роботов, которые мы когда-либо видели, поэтому будем ждать с нетерпением, когда он достигнет Венеры.

Читайте также: NASA Puffer – робот-оригами для исследования Марса (+видео).

Видео

Ольга Славинская
AREE, концепт, робот-исследователь, NASA, JPL, США
164
0 отзывов
0
Рейтинг: + 0 - 0

Комментарии

Отзывы пользователей: Добавить свой отзыв

Оставлять свои комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.
Нет комментариев...

...

Материалы по теме:

73
0 отзывов
в закладках у 0 чел.
Рейтинг: + 0 - 0
134
0 отзывов
в закладках у 0 чел.
Рейтинг: + 0 - 0
100
0 отзывов
в закладках у 0 чел.
Рейтинг: + 0 - 0