Στο φεγγάρι, υπάρχουν πρώτες ύλες που η ανθρωπότητα θα μπορούσε μια μέρα να εξορύξει και να χρησιμοποιήσει. Διάφορες διαστημικές υπηρεσίες, όπως ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA), σχεδιάζουν ήδη αποστολές για την καλύτερη εξερεύνηση του δορυφόρου της Γης και την εύρεση ορυκτών. Αυτό απαιτεί κατάλληλα οχήματα εξερεύνησης. Ελβετοί ερευνητές με επικεφαλής το ETH Zurich επιδιώκουν τώρα την ιδέα να στείλουν όχι μόνο ένα μοναχικό ρόβερ σε μια περιοδεία εξερεύνησης, αλλά μάλλον μια ολόκληρη ομάδα οχημάτων και ιπτάμενων συσκευών που αλληλοσυμπληρώνονται.
Οι ερευνητές εξόπλισαν τρία ANYmal – έναν τύπο ρομπότ με πόδια που αναπτύχθηκε στο ETH – με μια σειρά οργάνων μέτρησης και ανάλυσης που θα τα καθιστούσαν ενδεχομένως κατάλληλες συσκευές εξερεύνησης στο μέλλον. Δοκίμασαν αυτά τα ρομπότ σε διάφορα εδάφη στην Ελβετία και στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Καινοτομίας Διαστημικών Πόρων (ESRIC) στο Λουξεμβούργο, όπου πριν από λίγους μήνες, η ελβετική ομάδα κέρδισε έναν ευρωπαϊκό διαγωνισμό για ρομπότ εξερεύνησης σελήνης μαζί με συναδέλφους από τη Γερμανία. Ο ανταγωνισμός περιελάμβανε την εύρεση και τον εντοπισμό ορυκτών σε μια περιοχή δοκιμών που είχε σχεδιαστεί σύμφωνα με την επιφάνεια του φεγγαριού. Στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Science Robotics , οι επιστήμονες περιγράφουν πώς εξερευνούν ένα άγνωστο έδαφος χρησιμοποιώντας μια ομάδα ρομπότ.
Το κλειδί της επιτυχίας για την εξερεύνηση του εδάφους των πλανητών
«Η χρήση πολλαπλών ρομπότ έχει δύο πλεονεκτήματα», εξηγεί ο Philip Arm, διδακτορικός φοιτητής στην ομάδα που ηγείται ο καθηγητής ETH Marco Hutter. “Τα μεμονωμένα ρομπότ μπορούν να αναλάβουν εξειδικευμένες εργασίες και να τις εκτελέσουν ταυτόχρονα. Επιπλέον, χάρη στον πλεονασμό του, μια ομάδα ρομπότ είναι σε θέση να αντισταθμίσει την αποτυχία ενός συμπαίκτη.” Ο πλεονασμός σε αυτή την περίπτωση σημαίνει ότι έχει εγκατασταθεί σημαντικός εξοπλισμός μέτρησης σε πολλά ρομπότ. Με άλλα λόγια, ο πλεονασμός και η εξειδίκευση είναι αντίθετοι στόχοι. «Η απόκτηση των πλεονεκτημάτων και των δύο είναι θέμα εύρεσης της σωστής ισορροπίας», λέει ο Arm.
Οι ερευνητές στο ETH της Ζυρίχης και στα Πανεπιστήμια της Βασιλείας, της Βέρνης και της Ζυρίχης έλυσαν αυτό το πρόβλημα εξοπλίζοντας δύο από τα ρομπότ με πόδια ως ειδικούς. Ένα ρομπότ είχε προγραμματιστεί να είναι ιδιαίτερα καλό στη χαρτογράφηση του εδάφους και στην ταξινόμηση της γεωλογίας. Χρησιμοποίησε έναν σαρωτή λέιζερ και πολλές κάμερες—μερικές από αυτές ικανές για φασματική ανάλυση—για να συγκεντρώσει αρχικές ενδείξεις σχετικά με τη σύνθεση ορυκτών του βράχου. Το άλλο ειδικό ρομπότ διδάχτηκε να αναγνωρίζει με ακρίβεια πετρώματα χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο Raman και μια κάμερα μικροσκοπίου.
Το τρίτο ρομπότ ήταν γενικός: ήταν σε θέση να χαρτογραφήσει το έδαφος και να αναγνωρίσει τους βράχους, πράγμα που σήμαινε ότι είχε ένα ευρύτερο φάσμα εργασιών από τους ειδικούς. Ωστόσο, ο εξοπλισμός του σήμαινε ότι μπορούσε να εκτελέσει αυτές τις εργασίες με λιγότερη ακρίβεια. «Αυτό καθιστά δυνατή την ολοκλήρωση της αποστολής σε περίπτωση δυσλειτουργίας κάποιου από τα ρομπότ», λέει ο Arm.
Ο συνδυασμός πολλών ρομπότ σε ομάδα είναι το κλειδί
Στο ESRIC και το ESA Space Resources Challenge, η κριτική επιτροπή του διαγωνισμού εντυπωσιάστηκε ιδιαίτερα που οι ερευνητές είχαν ενσωματώσει επιπλέον τεχνικό εξοπλισμό στο σύστημα εξερεύνησής τους για να τα καταστήσουν αποτελεσματικά σε πιθανές αποτυχίες, όπως αν χαλάσουν κάποια όργανα. Ως βραβείο, απονεμήθηκε στους Ελβετούς επιστήμονες και στους συναδέλφους τους από το Ερευνητικό Κέντρο Πληροφορικής της FZI στην Καρλσρούη, ένα μονοετές ερευνητικό συμβόλαιο για την περαιτέρω ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας. Εκτός από τα ρομπότ με πόδια, αυτή η εργασία θα περιλαμβάνει επίσης ρομπότ με τροχούς, βασιζόμενη στην εμπειρία των ερευνητών του FZI με τέτοια ρομπότ.
«Τα ρομπότ με πόδια όπως το δικό μας ANYmal τα καταφέρνουν καλά σε βραχώδες και απότομο έδαφος, για παράδειγμα όταν πρόκειται να σκαρφαλώσουν σε κρατήρα», εξηγεί ο Hendrik Kolvenbach, ανώτερος επιστήμονας στην ομάδα του καθηγητή Hutter. Τα ρομπότ με τροχούς βρίσκονται σε μειονεκτική θέση σε τέτοιου είδους συνθήκες, αλλά μπορούν να κινούνται πιο γρήγορα σε λιγότερο απαιτητικό έδαφος. Για μια μελλοντική αποστολή, θα ήταν λογικό να συνδυαστούν ρομπότ που διαφέρουν ως προς τον τρόπο μετακίνησής τους. Στην ομάδα θα μπορούσαν επίσης να προστεθούν ιπτάμενα ρομπότ.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν επίσης να κάνουν τα ρομπότ πιο αυτόνομα. Επί του παρόντος, όλα τα δεδομένα από τα ρομπότ ρέουν σε ένα κέντρο ελέγχου, όπου ένας χειριστής αναθέτει εργασίες στα μεμονωμένα ρομπότ. Στο μέλλον, τα ημιαυτόνομα ρομπότ θα μπορούσαν να αναθέσουν απευθείας ορισμένες εργασίες το ένα στο άλλο, με επιλογές ελέγχου και παρέμβασης για τον χειριστή.
