นักบินอวกาศ

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาคอขวดของบอท ทีมวิศวกรของ MIT กำลังออกแบบชุดชิ้นส่วนหุ่นยนต์สากลที่นักบินอวกาศสามารถผสมและจับคู่ได้อย่างง่ายดายเพื่อกำหนด "สายพันธุ์" ของหุ่นยนต์ที่แตกต่างกันอย่างรวดเร็วเพื่อให้เหมาะกับภารกิจต่างๆ บนดวงจันทร์ เมื่อภารกิจเสร็จสิ้น หุ่นยนต์สามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้และชิ้นส่วนต่างๆ ของหุ่นยนต์จะใช้ในการกำหนดค่าหุ่นยนต์ใหม่เพื่อให้ตรงกับงานที่แตกต่างกัน ทีมงานเรียกระบบนี้ว่า WORMS สำหรับ Walking Oligomeric Robotic Mobility System ชิ้นส่วนของระบบประกอบด้วยแขนขาหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากหนอน ซึ่งนักบินอวกาศสามารถยึดเข้ากับฐานได้อย่างง่ายดาย และทำงานร่วมกันเป็นหุ่นยนต์เดินได้ ขึ้นอยู่กับภารกิจ ชิ้นส่วนต่างๆ สามารถกำหนดค่าให้สร้างได้ เช่น บอท "แพ็ค" ขนาดใหญ่ที่สามารถแบกแผงโซลาร์หนักๆ ขึ้นไปบนเนินเขาได้ ชิ้นส่วนเดียวกันนี้สามารถกำหนดค่าใหม่เป็นบอทแมงมุมหกขาที่สามารถหย่อนลงในท่อลาวาเพื่อเจาะน้ำที่แช่แข็งได้ "คุณคงนึกภาพกระท่อมบนดวงจันทร์ที่มีหนอนเป็นชั้นๆ ได้" จอร์จ ลอร์โดส หัวหน้าทีม ผู้สมัครระดับปริญญาเอกและอาจารย์ระดับบัณฑิตศึกษาจากภาควิชาการบินและอวกาศของ MIT (AeroAstro) ของ MIT กล่าวโดยอ้างอิงถึงหุ่นยนต์อิสระที่มีข้อต่อซึ่งบรรทุกพวกมันเอง มอเตอร์ เซ็นเซอร์ คอมพิวเตอร์ และแบตเตอรี่ "นักบินอวกาศสามารถเข้าไปในโรงเก็บของ เลือกหนอนที่พวกเขาต้องการ พร้อมด้วยรองเท้า ร่างกาย เซ็นเซอร์ และเครื่องมือที่เหมาะสม และพวกเขาสามารถแยกทุกอย่างเข้าด้วยกัน จากนั้นแยกชิ้นส่วนเพื่อสร้างอันใหม่ การออกแบบมีความยืดหยุ่น ยั่งยืน และ อย่างคุ้มค่า" ทีมของ Lordos ได้สร้างและสาธิตหุ่นยนต์ WORMS หกขา เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว พวกเขานำเสนอผลงานของพวกเขาในการประชุม Aerospace Conference ของ IEEE ซึ่งพวกเขายังได้รับรางวัล Best Paper Award จากการประชุมอีกด้วย สมาชิกในทีม MIT ได้แก่ Michael J. Brown, Kir Latyshev, Aileen Liao, Sharmi Shah, Cesar Meza, Brooke Bensche, Cynthia Cao, Yang Chen, Alex S. Miller, Aditya Mehrotra, Jacob Rodriguez, Anna Mokkapati, Tomas Cantu, Katherina Sapozhnikov เจสสิก้า รัทเลดจ์, เดวิด ทรัมเปอร์, ซังแบ คิม, โอลิเวียร์ เดอ เวค, เจฟฟรีย์ ฮอฟแมน พร้อมด้วยอเล็ก ซีเมนน์, คอร์แมค โอนีล, ดิเอโก ริเวโร, ฟิโอนา ลิน, ฮันเฟย ชุย, อิซาเบลลา โกเลมม์, จอห์น จาง, โจลี เบอร์คาว, ปราจวัล มาเฮช, สเตฟานี ฮาว และ Zeyad Al Awwad รวมถึง Chiara Rissola จาก Carnegie Mellon University และ Wendell Chun จาก University of Denver สัญชาตญาณของสัตว์ WORMS ถือกำเนิดขึ้นในปี 2022 โดยเป็นคำตอบสำหรับการแข่งขันไอเดียที่ก้าวหน้า สร้างสรรค์ และเปลี่ยนแปลงเกม (BIG) ของ NASA ซึ่งเป็นการแข่งขันประจำปีสำหรับนักศึกษามหาวิทยาลัยในการออกแบบ พัฒนา และสาธิตแนวคิดที่พลิกเกม ในปี 2022 NASA ท้าทายให้นักศึกษาพัฒนาระบบหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ข้ามภูมิประเทศที่รุนแรงโดยไม่ต้องใช้ล้อ ทีมงานจาก Space Resources Workshop ของ MIT รับความท้าทายนี้ โดยมุ่งเป้าไปที่การออกแบบหุ่นยนต์บนดวงจันทร์โดยเฉพาะที่สามารถนำทางภูมิประเทศสุดขั้วของขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นภูมิประเทศที่มีฝุ่นหนานุ่มปกคลุม เนินหินสูงชัน และท่อลาวาลึก สภาพแวดล้อมยังเป็นพื้นที่ "เงาอย่างถาวร" ซึ่งอาจบรรจุน้ำที่กลายเป็นน้ำแข็ง ซึ่งหากเข้าถึงได้ จะมีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของ นักบินอวกาศ ขณะที่พวกเขาครุ่นคิดถึงวิธีการสำรวจภูมิประเทศบริเวณขั้วโลกของดวงจันทร์ นักเรียนก็ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์ต่างๆ ในการระดมความคิดครั้งแรก พวกเขาสังเกตเห็นว่าสัตว์บางชนิดอาจเหมาะกับภารกิจบางอย่าง: แมงมุมสามารถหล่นลงมาสำรวจท่อลาวา ฝูงช้างสามารถบรรทุกอุปกรณ์หนักในขณะที่พยุงกันลงมาตามทางลาดชัน และแพะที่ถูกล่ามไว้ ไปที่วัว สามารถช่วยพาสัตว์ตัวใหญ่ขึ้นไปด้านข้างของเนินเขาได้ในขณะที่มันขนส่งแผงโซลาร์เซลล์ "ขณะที่เรากำลังนึกถึงแรงบันดาลใจของสัตว์เหล่านี้ เราก็ตระหนักว่าหนึ่งในสัตว์ที่เรียบง่ายที่สุด หนอน ทำการเคลื่อนไหวที่คล้ายกันเป็นแขน ขา หรือกระดูกสันหลัง หรือหาง" รองหัวหน้าทีมและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ AeroAstro กล่าว ไมเคิล บราวน์. "จากนั้นหลอดไฟก็ดับลง เราสามารถสร้างหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์เหล่านี้ได้โดยใช้อวัยวะที่เหมือนหนอน" สแน็ปอิน, สแน็ปปิด Lordos ผู้มีเชื้อสายกรีกช่วยเหรียญ Worms และเลือกตัวอักษร "O" แทน "oligomeric" ซึ่งในภาษากรีกแปลว่า "บางส่วน" "แนวคิดของเราคือ ด้วยชิ้นส่วนเพียงไม่กี่ชิ้นรวมกันในรูปแบบต่างๆ คุณสามารถผสมและจับคู่และรับหุ่นยนต์ที่แตกต่างกันทั้งหมดเหล่านี้ได้" Brooke Bensche นักศึกษาระดับปริญญาตรีของ AeroAstro กล่าว ชิ้นส่วนหลักของระบบประกอบด้วยส่วนต่อท้ายหรือตัวหนอน ซึ่งสามารถยึดติดกับตัวเครื่องหรือแชสซีผ่าน "บล็อกอินเทอร์เฟซสากล" ที่ยึดทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันผ่านกลไกการบิดและล็อค สามารถถอดชิ้นส่วนออกได้ด้วยเครื่องมือขนาดเล็กที่ปลดหมุดสปริงของบล็อก ส่วนต่อท้ายและลำตัวยังสามารถสอดเข้ากับอุปกรณ์เสริมต่างๆ เช่น "รองเท้า" ซึ่งทีมงานออกแบบให้มีรูปร่างเหมือนกระทะ และระบบ LiDAR ที่สามารถทำแผนที่สภาพแวดล้อมเพื่อช่วยให้หุ่นยนต์นำทางได้ "ในอนาคต เราหวังว่าจะเพิ่มเซ็นเซอร์และเครื่องมือแบบ snap-on เช่น รอก เซ็นเซอร์ความสมดุล และสว่าน" Jacob Rodriguez นักศึกษาระดับปริญญาตรีของ AeroAstro กล่าว ทีมงานได้พัฒนาซอฟต์แวร์ที่สามารถปรับแต่งให้สอดคล้องกับส่วนต่อท้ายหลายส่วน เพื่อเป็นการพิสูจน์แนวคิด ทีมงานได้สร้างหุ่นยนต์หกขาที่มีขนาดเท่ากับรถเข็นโกคาร์ท ในห้องทดลอง พวกเขาแสดงให้เห็นว่าเมื่อประกอบแล้ว แขนขาที่เป็นอิสระของหุ่นยนต์จะทำงานเพื่อเดินบนพื้นราบ ทีมงานยังแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถประกอบและแยกชิ้นส่วนหุ่นยนต์ได้อย่างรวดเร็วในสนามบนพื้นที่ทะเลทรายในแคลิฟอร์เนีย ในเจเนอเรชันแรก อวัยวะของเวิร์มแต่ละอันมีความยาวประมาณ 1 เมตร และหนักประมาณ 20 ปอนด์ ด้วยแรงดึงดูดของดวงจันทร์ซึ่งมีค่าประมาณ 1 ใน 6 ของโลก แขนขาแต่ละข้างจะหนักประมาณ 3 ปอนด์ ซึ่งนักบินอวกาศสามารถสร้างหรือแยกชิ้นส่วนหุ่นยนต์ในสนามได้อย่างง่ายดาย ทีมงานได้วางแผนข้อกำหนดสำหรับรุ่นใหญ่ที่มีส่วนต่อท้ายที่ยาวขึ้นและหนักขึ้นเล็กน้อย ชิ้นส่วนที่ใหญ่กว่าเหล่านี้สามารถรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างบอท "แพ็ค" ซึ่งสามารถขนส่งน้ำหนักบรรทุกจำนวนมากได้ เควิน เคมป์ตัน วิศวกรจากศูนย์วิจัยแลงลีย์ของนาซาซึ่งทำหน้าที่เป็น "มีคำศัพท์ปากต่อปากมากมายที่ใช้อธิบายระบบที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสำรวจอวกาศในอนาคต: แบบโมดูลาร์, กำหนดค่าใหม่ได้, ปรับเปลี่ยนได้, ยืดหยุ่น, ตัดขวาง และอื่นๆ" ตัดสินสำหรับ 2022 BIG Idea Challenge "แนวคิดของ MIT Worms รวมเอาคุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้และอีกมากมาย"