Роботы-шайбы крепко привязываются друг к другу
Учёные моделируют невесомость и лишённую трения среду, чтобы понять — могут ли роботы, обученные действиям в коллективе, собирать большие конструкции. Исследования идут при содействии NASA, которое мечтает о 10-километровых солнечных батареях на орбите.
Вэй Минь Шэнь (Wei-Min Shen) и его коллеги из университета Южной Калифорнии (University of Southern California) полагают, что сборка больших конструкций в космосе при помощи людей будет и рискованной, и неоптимальной.
Один из рассматриваемых вариантов орбитальной электростанции представляет собой сравнительно узкую, но длинную (10 километров) конструкцию.
На её ручную сборку уйдёт 2,5 тысячи человеко-часов в открытом космосе, утверждают университетские инженеры. Что сложно представить как технически, так и в плане огромного числа необходимых для такой работы запусков пилотируемых кораблей и их стоимости.
Значит, нужно создать специальных роботов. Тут надо вспомнить, что задача взаимодействия нескольких идентичных роботов, в общем-то, решена давно.
Мы уже не раз видели разнообразных «жучков» и «тележек», которые сообща, словно муравьи, передвигающих какой-нибудь груз.
Проблема в том, что на орбите присутствует невесомость, а надёжная опора, напротив — отсутствует.
Так может выглядеть многокилометровая солнечная электростанция в космосе (иллюстрация с сайта isi.edu).
Не будут ли наши гипотетические сборщики солнечных электростанций неожиданно сталкиваться или со свистом пролетать друг мимо друга, когда нужно будет соединить элементы сооружения?
Чтобы понять это, специалисты университетской лаборатории полиморфных роботов (Polymorphic Robotics Laboratory) разработали проект Solar.
Условия космоса (пусть пока лишь в двухмерном варианте) моделируются в нём с помощью столов для игрушечного хоккея. Но не простого, а воздушного.
В тысячи крошечных отверстий на поверхности стола насосы подают воздух. Роботы, похожие на хоккейные шайбы-переростки, скользят по столу почти без трения.
Эти «шайбы» по сути — модели будущих космических сборщиков.
Многочисленные пары роботов (жёлтые точки) собирают электростанцию, передавая детали друг другу.
Большое кольцо — общая докинг-станция (иллюстрация с сайта isi.edu).
Ключевая идея проекта — работа роботов попарно. Каждая машина в паре соединена со своим визави тонким тросом, который может разматываться и подтягиваться обратно по желанию роботов.
Эти опытные образцы сборщиков уже продемонстрировали, что могут захватывать из свободного «пространства» плавающие элементы некоего сооружения (это были плоские стержни с механизмом стыковки на концах) и согласованно двигать их, соединяя в более крупные узлы.
Каждый робот шириной приблизительно 30 см двигается по своему миниатюрному «космосу» с помощью четырёх бортовых вентиляторов, имитирующих реактивные двигатели у будущих космических машин.
Мозгом в этой модели служит внешний компьютер, располагающий видеокамерой для оценки ситуации и беспроводной связью с роботами.
Общая схема «муравьёв-напарников» (иллюстрация с сайта isi.edu).
В окончательном, космическом, проекте, утверждает господин Шэнь, вся электроника, как и камеры, будет находиться на самих роботах.
Ближайшие шаги команды — изучение построения роботами треугольников и более сложных структур из стержней. Именно такие конструкции, как ожидается, составят основу огромных сооружений в космосе.
Интересно, что в рамках того же проекта Solar калифорнийские учёные прорабатывают концепцию настоящих роботов-сборщиков, пусть до чертежей их деталей ещё далеко.
Эти машины будут цилиндрическими. С одного края у них будет механизм подачи соединительного троса, а с другого — манипулятор и стыковочный узел, необходимые для того, чтобы управляться с элементами сооружаемой солнечной электростанции.
Роботы должны работать автономно без управления извне. В системе предусмотрена самодиагностика неисправностей, ремонт либо замещение сломанных «муравьёв».
Ослабляя привязь, две машины получают возможность независимых, но разумеется согласованных, действий со своими грузами (иллюстрация с сайта isi.edu).
Что интересно, каждый «муравей» в этой армаде сборщиков будет иметь собственный номер, так что машины смогут звать друг друга по «именам», используя радиообмен, и оптимально организовывать совместную работу.
И в этом у космических роботов будет преимущество перед муравьями настоящими, которые, кажется, имён не имеют.
Роберт Адамс — Как не привязываться к людям.
