Роботы-исследователи марсианских пещер черпают вдохновение из трюка Гензеля и Гретель с хлебными крошками

Недавно предложенные марсоходы для исследования Марса вдохновлены классической сказкой братьев Гримм "Гензель и Гретель".

Стая роботов последует за "хлебными крошками", чтобы найти выход из пещер, точно так же, как одноименные братья и сестры пытались сбежать из леса, в котором их бросили родители в знаменитой сказке.

Роботы-крошки, разработанные исследователями из инженерного колледжа Университета Аризоны (Уаризона), могли бы исследовать подземные районы на Марсе, включая пещеры и лавовые жерла. Это исследование могло бы помочь разведать места, которые в дальнейшем могли бы использоваться астронавтами, находящимися на Красной планете, для долгосрочных миссий.Рекламные ссылки, включая пещеры и лавовые жерла. Это исследование могло бы помочь разведать места, которые в дальнейшем могли бы использоваться астронавтами, находящимися на Красной планете, для долгосрочных миссий.

Стая роботов, в которую также могли бы входить спускаемые на озеро и подводные аппараты для использования в океанских мирах, была бы связана сетью связи, позволяющей им работать независимо или в команде, и все это без указаний со стороны людей.

"Если вы помните книгу, вы знаете, как Гензель и Гретель бросали хлебные крошки, чтобы убедиться, что они найдут дорогу обратно", - сказал Вольфганг Финк, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в UArizona и ведущий автор концепции, в заявлении(открывается в новой вкладке). "В нашем сценарии "хлебные крошки" представляют собой миниатюрные датчики, которые подключаются к марсоходам, которые развертывают датчики, когда они пересекают пещеру или другую подповерхностную среду".

Эти "хлебные крошки" или узлы связи, которые роботы отбрасывают при пересечении инопланетных пространств, означают, что марсоходы могут передвигаться самостоятельно, подключаясь друг к другу по беспроводной сети, исследуя различные среды. Они могут одновременно сохранять осведомленность о своем местоположении, продолжая сбрасывать по пути высокотехнологичные сенсорные "хлебные крошки". Высвобождение узла произойдет независимо от того, какое расстояние робот преодолел с момента сброса последней хлебной крошки, поскольку последующее высвобождение запускается ровером, распознающим сигнал в пределах досягаемости, но затухающий.

"Одним из новых аспектов является то, что мы называем оппортунистическим развертыванием — идея о том, что вы используете "хлебные крошки", когда вам нужно, а не в соответствии с ранее запланированным графиком", - сказал Финк.

Поддерживать связь с матерью

У стаи роботов был бы материнский блок, и, хотя ввод от этого командующего блока не потребуется, подчиненный блок в стае мог бы определить, нуждается ли он в руководстве. Система, вдохновленная Гензелем и Греталь, может решить одну из основных проблем, связанных с отправкой автономных устройств для исследования недр инопланетных миров — восстановление данных, собранных марсоходами, и возвращение их на поверхность. DDCN обеспечивает постоянную передачу данных, поскольку каждый робот в стае остается на связи с "матерью" даже в запутанных и сложных условиях. Исследовательские возможности этих роботов можно было бы еще больше расширить, оснастив каждое устройство системой обнаружения света и определения дальности, или лидаром, который позволил бы роботам составлять карты пещерных систем в 3D и создавать сеть, которую могло бы использовать все стадо.

Система, вдохновленная Гензелем и Греталь, может решить одну из основных проблем, связанных с отправкой автономных устройств для исследования недр инопланетных миров — восстановление данных, собранных марсоходами, и возвращение их на поверхность. DDCN обеспечивает постоянную передачу данных, поскольку каждый робот в стае остается на связи с "матерью" даже в запутанных и сложных условиях.

Исследовательские возможности этих роботов можно было бы еще больше расширить, оснастив каждое устройство системой обнаружения света и определения дальности, или лидаром, который позволил бы роботам составлять карты пещерных систем в 3D и создавать сеть, которую могло бы использовать все стадо.

"Они могут переключаться друг с другом и компенсировать мертвые зоны и отключения сигналов", - сказал соавтор исследования и старший научный сотрудник лаборатории Финка Марк Тарбелл. "Если некоторые из них умрут, связь через оставшиеся узлы все еще будет, поэтому материнский ровер никогда не теряет связь с самым дальним узлом в сети".

Просто потому, что сеть коммуникационных узлов гарантирует, что данные возвращаются к материнскому устройству и, следовательно, на поверхность чужих миров, это не означает, что отдельные устройства должны. Точно так же, как жестокие родители Гензеля и Греталь, роботизированная мать может бросить своего отпрыска, но в инопланетных туннелях, а не в зловещем лесу.

"Они спроектированы так, чтобы их можно было использовать", - добавил Финк. "Вместо того, чтобы тратить ресурсы на то, чтобы доставить их в пещеру и обратно, имеет смысл заставить их пройти как можно дальше и оставить их, как только они выполнят свою миссию, исчерпают энергию или уступят враждебной среде".

Использование системы выходит за рамки исследования пещер, однако DDCN можно также использовать для исследования подповерхностных океанов, таких как те, которые, как полагают, существуют под ледяной оболочкой спутника Юпитера - Европы. Или стая роботов могла бы нырять в озера на спутнике Сатурна-Титане, которые находятся под плотной атмосферой. В этих ситуациях узлы связи действовали бы как ретрансляторы, повышая сигналы через регулярные промежутки времени, тем самым предотвращая ухудшение этого сигнала.

Кроме того, Финк добавил, что узлы имеют возможность собирать данные, а не просто передавать их. Это означает, что в жидких средах на планетах, подобных Европе, они могли бы измерять такие качества, как давление, соленость, температуру и другие химические и физические параметры, отправляя их по соединительному кабелю обратно на посадочный модуль.

"Представьте, что вы добираетесь до Европы, растапливаете километры льда, спускаетесь в подземный океан, где оказываетесь в окружении инопланетной жизни, но у вас нет возможности вернуть данные на поверхность", - сказал он. "Это сценарий, которого нам нужно избегать".

Разработав роботизированные блоки и их коммуникационную сеть, Финк и команда теперь приступят к созданию фактического модуля развертывания, который может отключать узлы связи.

"По сути, мы собираемся научить наших "Гензелей" и "Гретель", как бросать хлебные крошки, чтобы они складывались в функционирующую ячеистую сеть связи", - сказал Финк.

источник: