У Лабораторії реактивного руху NASA появився робот-змія EELS, який зможе складати мапи, подорожувати та досліджувати раніше недоступні місця.
Як створити робота, здатного самостійно, без участі людини в режимі реального часу, подорожувати місцями, які ніхто ніколи не бачив?
Команда Лабораторії реактивного руху НАСА, яка створює змієподібного робота для пересування екстремальною місцевістю, приймає виклик з менталітетом стартапу: Створюй швидко, тестуй часто, вчись, коригуй, повторюй.
Робот Atlas від Boston Dynamics демонструє свої акробатичні навички “суслика”
Самохідний автономний робот-змія під назвою EELS
Самохідний автономний робот під назвою EELS (скорочення від Exobiology Extant Life Surveyor) був натхненний бажанням шукати ознаки життя в океані, що ховається під крижаною корою супутника Сатурна Енцелада, спускаючись вузькими вентиляційними отворами в поверхні, які викидають гейзери в космос.
Хоча випробування і розробка ще тривають, проектування для такого складного місця призначення призвело до створення високоадаптивного робота. EELS може обирати безпечний курс через найрізноманітнішу місцевість на Землі, Місяці та далеко за його межами, включаючи хвилястий пісок і лід, стіни скель, кратери, занадто круті для марсоходів, підземні лавові трубки та лабіринти всередині льодовиків.
“Він здатен потрапляти туди, куди інші роботи не можуть дістатися. Хоча деякі роботи краще справляються з тим чи іншим типом місцевості, ідея EELS полягає в тому, що він може робити все”, – сказав Метью Робінсон, керівник проекту EELS з JPL. “Коли ви вирушаєте туди, де ви не знаєте, що знайдете, ви хочете відправити туди універсального робота, який усвідомлює ризики, готовий до невизначеності і може приймати рішення самостійно”.
Розтяжний робот (Stretch Robot) Boston Dynamics доступний для покупки
EELS (Exobiology Extant Life Surveyor) від JPL був задуманий як автономний змієподібний робот, який спускатиметься вузькими вентиляційними отворами в крижаній корі супутника Сатурна Енцелада, щоб дослідити океан, захований під ним.
Але прототипи вже пройшли випробування, щоб підготувати робота до роботи в різних умовах.

Створення прототипу
Команда проєкту почала будувати перший прототип у 2019 році і постійно вносить до нього зміни. З минулого року вони проводять щомісячні польові випробування і вдосконалюють як апаратне, так і програмне забезпечення, що дозволяє EELS працювати автономно.
У своїй нинішній формі, яка отримала назву EELS 1.0, робот важить близько 220 фунтів (100 кілограмів) і має довжину 13 футів (4 метри). Він складається з 10 однакових сегментів, які обертаються, використовуючи гвинтову різьбу для руху, тяги і зчеплення. Команда випробовувала різні гвинти: білі пластикові гвинти діаметром 8 дюймів (20 сантиметрів), надруковані на 3D-принтері, для тестування на більш пухкому ґрунті, і вужчі, гостріші гвинти з чорного металу для льоду.
Mobile ALOHA – робот здатний допомогти у виконанні багатьох домашніх робіт
Робот пройшов випробування в піщаному, сніжному та крижаному середовищі, від Марсового двору в JPL до “майданчика для роботів”, створеного на гірськолижному курорті в засніжених горах Південної Каліфорнії, і навіть на місцевому критому льодовому катку.
“У нас інша філософія розробки роботів, ніж у традиційних космічних апаратів, з багатьма швидкими циклами тестування і коригування”, – сказав Хіро Оно, головний дослідник EELS в JPL.
“Існують десятки підручників про те, як спроектувати чотириколісний транспортний засіб, але немає жодного підручника про те, як спроектувати автономного робота-змію, щоб сміливо йти туди, де жоден робот не ходив раніше. Ми маємо написати свій власний. Це те, що ми зараз робимо”.
Які найкращі роботи помічники людини: по господарству і не тільки…
Як робот-змія EELS думає і рухається
Через час затримки зв’язку між Землею і далеким космосом, EELS розроблений так, щоб автономно відчувати навколишнє середовище, розраховувати ризики, пересуватися і збирати дані за допомогою наукових інструментів, які ще не визначені. Якщо щось піде не так, робот повинен відновитися самостійно, без допомоги людини.
У вересні 2022 року члени команди JPL EELS опускають сенсорну головку робота, яка використовує лідар і стереокамери для картографування навколишнього середовища, у вертикальну шахту, що називається мулен, на льодовику Атабаска в Альберті. Команда повернеться на це місце у 2023 і 2024 роках для проведення додаткових випробувань з версіями повноцінного робота-змії.
“Уявіть собі автомобіль, який їде автономно, але там немає ні знаків зупинки, ні світлофорів, ні навіть доріг. Робот повинен з’ясувати, що це за дорога, і спробувати їхати нею, – каже керівник проекту з автономного керування Рохан Тхаккер (Rohan Thakker). “Потім він повинен спуститися зі 100-метрової висоти і не впасти”.
EELS створює 3D-карту свого оточення за допомогою чотирьох пар стереокамер і лідара, який схожий на радар, але використовує короткі лазерні імпульси замість радіохвиль. Використовуючи дані з цих датчиків, навігаційні алгоритми визначають найбезпечніший шлях вперед. Метою було створити бібліотеку “ходи”, або способів, якими робот може рухатися у відповідь на виклики рельєфу, від бокового вітру до згортання на себе, рух, який команда називає “бананом”.
У своїй остаточній формі робот-змія міститиме 48 актуаторів – по суті, маленьких двигунів, які надають йому гнучкості для прийняття різних конфігурацій, але додають складності як для апаратних, так і для програмних команд.
Багато з них мають вбудовані датчики сили і крутного моменту, які працюють як своєрідна шкіра, тож EELS може відчувати, яку силу він чинить на місцевості. Це допомагає йому рухатися вертикально у вузьких жолобах з нерівною поверхнею, налаштовуючись на одночасне натискання на протилежні стіни, як скелелаз.
Минулого року команда EELS випробувала такі складні умови, коли опустила головку сприйняття робота – сегмент з камерами і лідаром – у вертикальну шахту під назвою “мулен” на льодовику Атабаска в Канадських Скелястих горах.
У вересні вони повернуться до цього місця, яке багато в чому є аналогом крижаних місяців у нашій Сонячній системі, з версією робота, призначеною для тестування підземної мобільності. Команда скине невеликий набір датчиків для моніторингу хімічних і фізичних властивостей льодовика, який EELS згодом зможе розгорнути на віддалених ділянках.
“Досі ми зосереджувались на автономності та мобільності, але з часом ми подивимось, які наукові інструменти ми зможемо інтегрувати з EELS”, – сказав Робінсон. “Вчені кажуть нам, куди вони хочуть поїхати, що їх найбільше цікавить, і ми надамо робота, який доставить їх туди. Яким чином? Як стартап, ми просто створимо його”.

Більше про проект
EELS фінансується Управлінням впровадження технологій та стратегії Лабораторії реактивного руху НАСА в Південній Каліфорнії через програму технологічного прискорювача під назвою JPL Next.
JPL управляється Каліфорнійським технологічним інститутом у Пасадені, штат Каліфорнія, від імені NASA. Команда EELS працювала над проектом з низкою університетів-партнерів, серед яких Університет штату Арізона, Університет Карнегі-Меллона та Каліфорнійський університет у Сан-Дієго. Наразі робот-змія не є частиною жодної місії NASA.
Джерело: https://www.jpl.nasa.gov/