حقوق الصورة: ESA
هل ستستكشف أسراب الروبوتات المتعاونة يومًا ما بعض أكثر العوالم إثارة للفضول في النظام الشمسي؟ جيمس لو ، وهو مهندس طالب دكتوراه في الجامعة المفتوحة ، يدعم فكرة أن استخدام فرق كاملة من المستكشفين الروبوتيين الذين يعملون معًا يقدم مزايا واضحة ، خاصة عندما يتعلق الأمر بمعالجة التحديات التي تقدمها الهيئات البعيدة مثل يوروبا وتيتان. في عرض تقديمي يوم الأربعاء 31 مارس في الاجتماع الوطني لعلم الفلك للجمعية الملكية الفلكية في الجامعة المفتوحة ، سيراجع بعض الأفكار الحالية حول تقنية الروبوت التعاوني ويقترح كيف يمكن تطبيقها على مهمة تيتان بمفهوم " سيد الروبوت "التحكم في سرب من" العبيد ".
من أصل 17 مهبطًا أرسلوا للتحقيق في المريخ ، نجا 5 فقط لأداء مهامهم. على الرغم من ذلك ، يبحث العلماء بالفعل عن أهدافهم الكوكبية التالية ، مع كون قمر زحل تيتان وقمر المشتري يوروبا إمكانات متميزة. بالنظر إلى المسافات البعيدة والظروف المناخية القاسية ، فكيف يمكن زيادة احتمالية نجاح المهمة الآلية الروبوتية؟ على الرغم من أن المركبات الآلية أصبحت الخيار المفضل على مركبات الهبوط الثابتة ، نظرًا لتعدد استخداماتها ، فإن إضافة أنظمة الحركة يزيد من وزنها ويقلل من موثوقية هذه الآليات المعقدة بالفعل.
مزايا العمل الجماعي
أحد البدائل ، الذي اقترحه عام 1989 رودني بروكس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، بدأ يؤتي ثماره في النهاية - فكرة استبدال المركبات الانفرادية بأسراب من الروبوتات التعاونية. مع توزيع المعدات العلمية بينهما بشكل متساوٍ ، يمكن جعل كل مركبة صغيرة أصغر وأخف وزنًا وأقل تعقيدًا. يمكن لهذه الروبوتات بعد ذلك العمل معًا أو بشكل مستقل ، من أجل استكمال أهداف المهمة.
هذا النهج له العديد من المزايا المتميزة. يمكن تقليل تكاليف الإطلاق وتحقيق عمليات إنزال سلسة من خلال نقل حمولات أخف. تم تحسين الصلابة ، نظرًا لأن الفشل الخطير في أي مركبة روفر يتم عزله عن البقية. على الرغم من أن فقدان المركبة المتجولة قد يحد من قدرات السرب ، إلا أنه من غير المحتمل أن يؤدي إلى إنهاء المهمة. في الواقع ، في كثير من الحالات ، ستظل المركبة المتجولة المتأثرة قادرة على لعب دور مفيد ، وإن كان محدودًا.
تسمح الأسراب الروبوتية بمجموعة متنوعة من المهام الجديدة ، مثل القياسات المتزامنة على مساحات واسعة ، ومفيدة في مراقبة المناخ والسبر الزلزالي ، أو تجارب متعددة يتم إجراؤها في وقت واحد بواسطة روبوتات مختلفة. يمكن للروفرز أيضًا العمل معًا للوصول إلى المناطق ذات الاهتمام العلمي الأكبر ، على سبيل المثال وجوه الجرف. يشير جيمس لو إلى ديفيد بارنز من جامعة ويلز في أبيريستويث ، الذي يقوم بتطوير سرب من الروبوتات الطائرة التي يمكن استخدامها لرسم خرائط التضاريس أو نشر عربات صغيرة أصغر. فائدة أخرى لاستخدام روفر تعاونية صغيرة هي أنه يمكن إطلاق روبوتات إضافية ودمجها في السرب لتمديد المهمة ، أو تمكين التجارب الجديدة ، أو استبدال المركبات المتروكة المفقودة والمتضررة.
روبوتات تيتان
في حديثه ، سيقدم جيمس لو رؤيته الخاصة لمهمة إلى تيتان. على الرغم من أننا يجب أن ننتظر مسبار Huygens ، بسبب هبوطه على Titan في أوائل العام المقبل ، لاكتشاف الطبيعة الحقيقية لسطح Titan ، فمن المرجح أن يكون مختلطًا. ويقترح: "في هذه الحالة ، قد يكون تكوين روبوت ماستر-رقيق مع مجموعة متنوعة من وسائط النقل مواتياً". توفر مركبة الهبوط "الرئيسية" التي تزود الطاقة والاتصالات موقعًا استراتيجيًا لعدد من المركبات الصغيرة والبالونات "الرقيق". سيتم تجهيز المركبة بمجموعة من الحزم العلمية التي يمكن أن توزعها بين الروبوتات التابعة لها اعتمادًا على البيئة المحيطة بموقع الهبوط. هذه الروبوتات الثانوية قادرة بعد ذلك على العمل إما بشكل تعاوني - على سبيل المثال ، حفر وتصوير خندق من أجل التحقيق في طبقاته الجيولوجية - أو بمفردها أو تحليل أو جمع العينات وإعادتها إلى المركبة لمزيد من التحليل المتعمق. سيعود المتجوّلون إلى المركبة لإعادة شحن بطارياتهم وتغيير حمولاتهم العلمية. يمكن تفريق الروبوتات القادرة على العمل في بيئة سائلة على أي بحر تايتان لقياس حركة الأمواج ، ربما عن طريق البالون ، ثم يتم التضحية بها ، عن طريق "الغرق" ، لقياس الظروف تحت السطح. "
استكشاف أوروبا
من بين الخطط التي اقترحها الآخرون والتي سوف يراجعها جيمس لو هي واحدة لاستكشاف أوروبا ، ابتكرها جيف جونسون من الجامعة المفتوحة ورودني باكلاند من جامعة كينت. وهي تتضمن روبوتات IMAging ذاتية التنظيم ، أو روبوتات على شكل مكعبات صغيرة تحمل كل منها جهاز تصوير أحادي البكسل (مثل الصمام الثنائي الضوئي) وتزن أقل من 10 جرامات. كل واحد قادر على التواصل مع جيرانه وقادر على التحرك في الماء ، باستخدام مسامير دفع صغيرة. يمكن نشر سرب من هذه الروبوتات الصغيرة في المحيط السطحي على أوروبا لتصوير البيئة.
سوف تهبط مركبة نقل تحتوي على مرافق اتصالات وكهرباء على القشرة الجليدية في أوروبا وتطلق جهازًا لاختراق الجليد يحتوي على السدود. سيحمل هذا الجهاز الجليد ويطلق السدود في المحيط. ثم ينظم السويمارون أنفسهم في كومة ، محاذاة أجهزة التصوير الخاصة بهم. عن طريق السباحة التعاونية ، يقوم المكدس بمسح منطقة تحت الجليد. إذا فشل جهاز تصوير واحد ، يتم تحرير السيمار الخاطئ ببساطة وإعادة تنظيم السرب لتشكيل مصفوفة خالية من الأخطاء. وهذا يمكّن أيضًا المزيد من السويمار ، ربما من الهبوط اللاحق ، للانضمام إلى السرب وتحسين دقة الصورة. في هذا التكوين ، يتم ربط السواقي جسديًا ببعضها البعض. سيكون الاستخدام البديل هو تزويدها بأجهزة استشعار تعمل باللمس وجعلها تسبح كغيمة متناثرة على طول قاع المحيط ، مع تحديد ارتفاعها. تم تطوير محاكاة في الجامعة المفتوحة لتوضيح سلوك التنظيم الذاتي للسرب.
قوة عاملة ميكانيكية للمريخ
يجري مختبر الدفع النفاث (JPL) أبحاثًا حول فرق الروبوتات التعاونية ، بما في ذلك طواقم العمل الروبوتية لحمل العناصر الكبيرة وفرق الحفر الروبوتية والروبوتات التي يمكن أن تهبط بعضها البعض على جوانب منحدر حاد. الهدف من هذا العمل في مختبر الدفع النفاث هو نشر قوة عاملة آلية على كوكب المريخ لبناء منشآت التعدين والتكرير ، والتي ستوفر الوقود للبعثات البشرية المستقبلية. مع تقديم اقتراحات لرجال الأرض على كوكب المريخ ، وفي النهاية مواقع أبعد ، ستكون فرق العمل الروبوتية هذه لا غنى عنها في التحقيق في الوجهات ، وإنشاء مواقع استيطانية لدعم وصولنا.
المصدر الأصلي: RAS News Release
