Технологические достижения открыли захватывающие возможности для исследования космоса, которые потенциально могут привести к новым открытиям о небесных телах в нашей галактике. Роботы оказались особенно многообещающими инструментами для исследования других планет, в частности Марса, планеты земной группы в Солнечной системе, которая, как известно, содержит некоторые элементы, подобные тем, что найдены на Земле.

Исследование Марса и его поверхности — увлекательный квест, поскольку он может выявить признаки прошлой или настоящей внеземной жизни. Помимо потенциального раскрытия форм древней микробной жизни, эти исследования могут привести к открытию ресурсов, существующих за пределами Земли, что потенциально проложит путь для будущих миссий человека на Марс.

Исследователи из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики недавно разработали нового четвероногого робота, вдохновленного ящерицами, который может помочь в исследовании поверхности красной планеты. Их робот, представленный в журнале Biomimetics MDPI , имеет гибкую структуру тела, которая может воспроизводить движения и стиль передвижения пустынной ящерицы.

«Чтобы помочь амбициозным беспилотным миссиям на Марс, были разработаны определенные типы планетоходов для выполнения задач на поверхности Марса», — написали в своей статье Гуанмин Чен, Лун Цяо, Чжэньвен Чжоу, Лутц Рихтер и Айхонг Цзи. «Из-за того, что поверхность состоит из зернистого грунта и камней разного размера, современные марсоходы могут испытывать трудности при передвижении по мягкому грунту и лазании по скалам. характеристики пустынной ящерицы».

Биомиметический робот, созданный Ченом и его коллегами, состоит из гибкой конструкции, напоминающей позвоночник, и четырех ног. Чтобы воспроизвести «ползучее» движение, типичное для ящериц, каждая нога имеет два шарнира и механизм, который вызывает качательное движение.

Каждый из тазобедренных суставов , соединяющих структуру позвоночника с ногами робота, состоит из двух сервоприводов и четырехрычажного механизма, который позволяет роботу подниматься, не теряя равновесия. «Ноги» робота имеют четыре гибких «пальца», состоящих из двух шарниров и когтя.

«В конструкции ноги используется четырехрычажный механизм, который обеспечивает устойчивое подъемное движение», — объясняют исследователи в своей статье. «Стопа состоит из активной лодыжки и круглой подушечки с четырьмя гибкими пальцами, которые эффективно цепляются за почву и камни».

Чтобы воспроизвести движения ящериц, исследователи создали серию кинематических моделей для каждого из компонентов своего робота. Затем они использовали эти модели и числовые расчеты для планирования движений робота.

«Для определения движений робота создаются кинематические модели стопы, ноги и позвоночника», — написали Чен и его коллеги в своей статье. «Более того, скоординированные движения между позвоночником туловища и ногой подтверждены числовым методом».

Сначала исследователи оценили своего робота в серии симуляций, чтобы определить, может ли он эффективно воспроизводить движения ящериц. Их результаты были очень многообещающими, так как они обнаружили, что их робот может выполнять желаемые движения и стиль ходьбы.

Чен и его коллеги уже создали прототип своего робота, используя полимерные материалы, напечатанные на 3D-принтере, панель сервоуправления, литиевую батарею и другие электронные компоненты. Затем они использовали испытательный стенд для моделирования, чтобы оценить движения своего робота-прототипа на каменистых поверхностях, которые напоминают местность на Марсе.

Они обнаружили, что робот может эффективно двигаться в каменистой среде, что подчеркивает его потенциал для будущих миссий на красной планете. Однако, прежде чем его можно будет развернуть и протестировать за пределами лаборатории, команде необходимо будет доработать его, например, добавить защитную герметизирующую структуру, которая защитит его от почвы или переносимой по воздуху пыли, и построить его корпус с использованием более стойких материалов.

Чен и его коллеги сейчас работают над моделями машинного обучения, которые позволят их роботу адаптировать свои движения к разным ландшафтам. Кроме того, планируется внедрить систему, которая обеспечивала бы непрерывное питание робота.