Paano mapagbuti ng mga geckos ang paglalakbay sa puwang

Nang magsimula ang Cold War-era Space Race noong 1950s, wala talagang nag-isip tungkol sa problema sa basura sa hinaharap. Ngunit ngayon ay may higit sa 21, 000 piraso ng orbital debris sa orbit ng Earth, kabilang ang isang lumalagong kumpol sa geosynchronous orbit kung saan maraming mga mahahalagang satellite, pati na rin malapit sa International Space Station sa low-Earth orbit.

Noong 2009, nagkaroon ng aksidenteng pagbangga na naganap ang isang satellite satellite at ang sitwasyon ay lalong lumala. Mayroong kahit isang Inter-Agency Space Debris Coordination Committee, na may aktibong pakikilahok mula sa isang bilang ng mga programa ng puwang ng bansa kasama ang US, India, Germany, Russia, Korea, at China.

Aaron Parness, Group Leader ng Robotics sa Jet Propulsion Laboratory ng NASA, ay may solusyon. Ang kanyang koponan ay nagtayo ng isang sistema ng pag-angkas na naglilinis ng mga itinapon na mga rocket na katawan at mga di-operational na satellite. Ang kagiliw-giliw na bahagi? Ito ay naka-modelo sa isang tuko (oo, ang hayop na may malagkit na paa).

Sinimulan ni Parness ang pananaliksik na ito nang siya ay dumating sa Stanford para sa graduate school. "Orihinal na iniisip namin ang tungkol sa mga robot na pag-akyat sa dingding, kaya interesado akong bigyan sila ng mas advanced na kadaliang kumilos, " sinabi ni Parness sa PCMag. "Iyon ay nang bumaling ako sa likas na mundo para sa inspirasyon. Ang mga geckos ay ang pinakamahusay na mga akyat sa mundo; maaari nilang mai-hang ang kanilang buong timbang ng katawan mula sa isang daliri ng paa. At ang paraan na magagawa nila ay ginagamit ang kamangha-manghang microstructure na nasa kanilang mga paa: maraming maliliit na maliit na buhok. "

"Kaya sinimulan kong magsagawa ng pananaliksik sa paglikha ng mga synthetic na bersyon ng mga buhok na ito at ilapat ang mga ito sa aming mga robot upang paganahin ang pag-akyat ng vertical, " patuloy niya. "Kapag nakarating ako sa JPL, nagsimula akong mag-isip tungkol sa gravity na zero ng microgravity, na higit pa sa isang akyat na problema kaysa sa isang problema sa paglalakad. Kung hindi ka mag-hang sa ibabaw na bumagsak ka - lumulutang ka sa labas ng kalawakan."

Ang mga sintetikong buhok, o "mga tangkay, " ay isang pinasimple na bersyon ng mga nasa paa ng isang tunay na buhay na tuko; hugis ng wedge na may isang slanted, may hugis na takip na may kabute (nakalarawan sa itaas). Kapag ang gripping pad ay gaanong hawakan ang bahagi ng isang bagay, tanging ang mga tip lamang ng mga buhok ang nakikipag-ugnay sa ibabaw na iyon. Ang pagiging malas ay naka-on at off, depende sa direksyon ng mga buhok sa anumang oras.

Ang pansamantalang adhesiveness ay ipinaliwanag ng Van der Waals Forces (pinangalanan para sa Nobel Prize na nanalong piskal na si Johannes Diderik van der Waals), kung saan ang mga electron na naglalakad sa nuclei ng mga atoms ay hindi pantay na spaced, na lumilikha ng isang bahagyang de-koryenteng singil at pagbuo ng puwersa. Ang puwersa ay inilalapat, pinatataas ang lugar ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng "mga tangkay" at ibabaw, na nagbibigay ng higit na pagdirikit. Kapag ang puwersa ay nakakarelaks, ang "tangkay" ping pabalik sa isang patayo na posisyon, at ang pagka-stick ay naka-off.

Ang gripper ay magiging kapaki-pakinabang kapag nakalakip sa mga yunit ng robot bilang mga end effectors (mga kamay) upang lumahok sa mga pangkat ng pakikipagtulungan ng tao / robot sa kalawakan.

"Ang mga astronaut ay maraming mga hadlang sa kapaligiran na kanilang pinagtatrabahuhan, " paliwanag ni Parness. "Ang mga ito ay may presyurado na mga guwantes, halimbawa, kaya ang kanilang pagiging kaangkupan ay hindi kung ano ito kaya. Kaya't ang pagkuha ng mga robot upang matulungan silang maging epektibo ay mahalaga. Ang aming teknolohiya ng pagkakahawak ay maaaring magamit ng isang gumagapang na robot na gumagalaw sa labas ng International Space Station upang gawin ang mga regular na pag-iinspeksyon, paglilinis ng mga gawain, pagsusuri sa kagamitan, kaya hindi kailangang umangkop ang tao at lumabas doon hanggang sa makahanap ng isang seryosong problema ang robot. "

Lahat ito ay gumagana nang maganda sa zero gravity. Ang mga grippers ay matagumpay na nasubok sa JPL sa higit sa 30 karaniwang mga materyales na ginamit sa spacecraft, at nasuri din sa loob ng isang thermal vacuum chamber sa mga temperatura ng minus 76 degree Fahrenheit upang gayahin ang mga kondisyon ng espasyo. Nagpunta rin sila sa isang flight flight sa pamamagitan ng Flight Opportunities Program ng Space Technology Mission Directorate ng NASA.

"Sinubukan namin sa microgravity eroplano ng NASA at walang nagtapon, na kung saan ay isang kaluwagan, dahil mayroon itong isang reputasyon sa pagbibigay sa mga tao ng pagkakasakit ng galaw, " quit ni Parness. "Na-demo namin ang mga grabi sa maraming mga sitwasyon sa misyon, tulad ng pagkolekta ng mga labi at sa isang robot na sinisiyasat ang isang satellite para sa pagpapanatili. Mayroon kaming isang lumulutang na kubo na 10kg na may iba't ibang mga naka-texture na karaniwang ginagamit sa spacecraft at nagawa naming makuha ito, manipulahin ito, at ilabas ito tulad ng maaari mong kunin ang isang piraso ng mga labi, ihulog ito, at ilabas ito upang magsunog sa pagpasok ng kalangitan ng Earth.Ang pinakamahirap na bahagi ay ang pagkuha ng mga lumulutang na labi at ang operator ay nasa parehong lugar nang sabay. sa ganoong kaso ang isang robot ay mas mahusay kaysa sa isang tao. "

Suriin ang mga ito sa pagkilos sa video sa ibaba.