“Вот так они тебя и достают. Они, черт возьми, под землей!” Так говорит Вэл Макки, наемный работник, которого сыграл Кевин Бэкон в классической комедии 1990-х годов "Существо", "Дрожь". Макки имеет в виду грабоидов, беспозвоночный вид чудовищных гигантских червей, которые путешествуют под землей, отталкивая грязь, когда копают.
Сотрудники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Технологического института Джорджии работают над роботом, который находится не более чем в миллионе миль от Грабоидов. Хотя в настоящее время он намного меньше и гораздо менее склонен к поеданию ничего не подозревающего скота и людей, тем не менее, это туннельное создание, вдохновленное змеями, которое способно зарываться в почву или мягкий песок. И, возможно, как утверждают его создатели, даже в один прекрасный день поверхностный реголит обнаружат на других планетах. Неужели это будущее космических марсоходов еще впереди?
“Мы разработали тип робота-ныряльщика, который использует новый подход к нырянию, пытаясь уменьшить силы сопротивления, а не бороться с ними”, - сказал Николас Наклерио, аспирант-исследователь в области машиностроения в университете Санта-Барбары, в интервью Digital Trends. "Три принципа позволяют ему: удлинение наконечника для устранения сопротивления по бокам, псевдоожижение воздуха для уменьшения силы сопротивления гранулированной среды и асимметрия для управления подъемными силами, создаваемыми при горизонтальном проходке”.
Песчаные черви идут копать
Сам робот на удивление низкотехнологичен. Его корпус изготовлен из воздухонепроницаемой нейлоновой ткани с рипстопом. Нейлоновая трубка подает воздух к ее кончику, который отбрасывает частицы перед ней, чтобы расчистить путь, когда она идет своим подземным путем. Оплетка из углеродного волокна придает жесткость при кручении, в то время как тефлоновая оболочка уменьшает трение. Движение робота приводится в действие пневматически сжатым воздухом или азотом, что позволяет ему перемещаться под поверхностью.
Наклерио сказал, что он не знаком с грабоидами Подземных толчков (хотя Песчаные черви Дюны-это совсем другая история). На самом деле, хотя робот определенно был вдохновлен природой, он, по-видимому, вообще не был основан на червях или змеях.
“Наш робот непосредственно вдохновлен корнями растений, которые растут из их кончиков и уходят глубоко в почву”, - сказал Наклерио. “Расширяясь от своего наконечника, робот избегает трения по бокам и может поворачиваться в любом направлении. Мы также черпали вдохновение у южного песчаного осьминога, который изгоняет струю воды, чтобы помочь зарыться на морское дно. Наш робот выдувает воздух из своего наконечника, чтобы сжижать песок рядом с его наконечником, уменьшая силу, необходимую для того, чтобы зарыться в землю. Наконец, мы использовали асимметричное направление воздушного потока и угловой клин на наконечнике робота, чтобы помочь контролировать подъемные силы. Это было вдохновлено ящерицей песчаной рыбы, которая использует свою клиновидную голову, чтобы помочь ей зарыться в песок".
Этот уникальный дизайн помог команде преодолеть “проблему подъема” при горизонтальном рытье. “Когда мы впервые попытались зарыться горизонтально, наш робот всегда всплывал”, - сказал он. “Оказывается, что симметричный объект, движущийся горизонтально через зернистую среду, испытывает подъем, потому что легче выталкивать материал вверх и в сторону, чем уплотнять его. Мы решили эту проблему, продув воздух прямо вниз, чтобы уменьшить градиент силы, который вызывает подъем, и добавив клин к наконечнику робота”.
Роющие роботов-змей на Луне
Итак, какие же приложения может иметь этот робот-змея/виноградная лоза? И, что более важно, может ли он быть увеличен, чтобы вытеснить большое количество песка или земли? “Мы считаем, что принципы, представленные в этой статье, могут быть использованы для расширения возможностей обычных методов рытья, особенно при горизонтальном и управляемом рытье”, - сказал Наклерио.
Что касается вариантов использования, то более пешеходные наземные могут включать различные виды деятельности по рытью канав. “Одно из самых ранних видений, которое у нас было для этого проекта, заключается в том, что робот будет зарываться вниз, под и вверх по другой стороне подъездной дороги, чтобы установить ирригационную или коммуникационную линию без необходимости рыть траншею”, - сказал Наклерио. “Другие области применения включают поисково-спасательные работы, установку геотермального контура, инспекцию зернохранилищ и многое другое”.
Именно это” больше", расположенное ненавязчиво в конце осмотра зернохранилища, является самым убедительным (и научно-фантастическим) примером их использования. “Мы считаем, что робот особенно хорошо подходит для сухой, с низкой гравитацией, внеземной среды, где может быть трудно создавать реактивные силы”,-продолжил Наклерио. “Примеры приложений включают размещение термодатчиков на Марсе, исследование вулканических туннелей на Луне, отбор проб астероидов или постановку на якорь, а также исследование гранулированного льда на Энцеладе, луне Сатурна”.
Идея использования этой техники для исследования среды с низкой гравитацией в космосе может показаться надуманной. Тем не менее, в настоящее время команда сотрудничает с НАСА в проекте, посвященном некоторым из этих конкретных применений. Кто знает: может быть, роботы-черви в космосе не так безумны, как кажется!
Статья с описанием этой работы была недавно опубликована в журнале Science Robotics.