Wszechstronny robot, który samodzielnie mapowałby, przemierzał i eksplorował wcześniej niedostępne miejsca docelowe, jest obecnie testowany w Jet Propulsion Laboratory NASA.
Nazwany EELS (skrót od Exobiology Extant Life Surveyor), samobieżny, autonomiczny robot powstał w celu poszukiwania oznak życia w oceanie ukrytym pod lodową skorupą księżyca Saturna Enceladusa. Chociaż testy i prace rozwojowe wciąż trwają, wysoce elastyczny prototyp jest już gotowy. EELS może wybrać bezpieczny kurs przemieszczając się przez różnorodne tereny na Ziemi, Księżycu i daleko poza nim. Nie straszny mu jest pofalowany piasek i lód, ściany klifów, czy kratery zbyt strome dla łazików. Umie pokonywać podziemne tunele lawy i labirynty w lodowcach.
Na zdjęciu: Członkowie zespołu z JPL testują robota – węża o nazwie EELS w ośrodku narciarskim w górach południowej Kalifornii. Zaprojektowany do rozpoznawania otoczenia, obliczania ryzyka, przemieszczania się i gromadzenia danych bez udziału człowieka w czasie rzeczywistym, EELS będzie w stanie eksplorować miejsca docelowe w całym Układzie Słonecznym. Źródło: NASA/JPL-Caltech
Ma możliwość dotarcia do miejsc, do których inne roboty nie mogą się dostać. Chociaż niektóre roboty radzą sobie lepiej w jednym lub innym typie terenu, idea EELS polega na możliwości pracy w każdym z tych miejsc. Kiedy wybierasz się w miejsca, w których nie wiesz, co znajdziesz, chcesz wysłać wszechstronnego, świadomego ryzyka robota, który jest przygotowany na działanie w nieznanym terenie i może samodzielnie podejmować decyzje – mówi Matthew Robinson z JPL, kierownik projektu EELS.
Zespół projektowy rozpoczął budowę pierwszego prototypu w 2019 roku i wciąż dokonuje poprawek. Od zeszłego roku konstruktorzy przeprowadzają comiesięczne testy w terenie i udoskonalają zarówno sprzęt, jak i oprogramowanie, które pozwala EELS działać autonomicznie. W swojej obecnej formie, nazwanej EELS 1.0, robot waży około 100 kilogramów i ma 4 metry długości. Składa się z 10 identycznych segmentów, które obracają się, wykorzystując różnego rodzaju gwintowanie do napędu i trzymania przyczepności w różnych terenach: od piasku aż po lód.
Film pokazujący przebieg testów EELS w różnych terenach. Źródło: NASA/JPL-Caltech
Ze względu na opóźnienia komunikacyjne między Ziemią a innymi ciałami w Układzie Słonecznym, EELS jest zaprojektowany do samodzielnego rozpoznawania otoczenia, obliczania ryzyka, przemieszczania się i gromadzenia danych za pomocą instrumentów naukowych. Kiedy coś pójdzie nie tak, celem jest, aby robot odzyskał siły samodzielnie, bez pomocy człowieka.
Wyobraź sobie samochód jadący autonomicznie w terenie, w którym nie ma znaków stopu, sygnalizacji świetlnej, a nawet dróg. Robot musi dowiedzieć się, jakiej jakości jest droga i spróbować nią podążać. Musi też umieć pokonać różnicę wysokości 30 metrów nie spadając w dół – powiedział kierownik projektu ds. autonomii, Rohan Thakker.
Na zdjęciu: Członkowie zespołu JPL EELS opuszczają głowicę czujnika robota, która wykorzystuje lidar i kamery stereo do mapowania otoczenia, do pionowego szybu zwanego mulinem na lodowcu Athabasca w Kolumbii Brytyjskiej we wrześniu 2022 r. Zespół powróci w to miejsce w 2023 i 2024 r. w celu przeprowadzenia dodatkowych testów z ulepszonymi wersjami robota. Źródło: NASA/JPL-Caltech
EELS tworzy trójwymiarową mapę swojego otoczenia za pomocą czterech par kamer stereo i lidaru, który jest podobny do radaru, ale wykorzystuje krótkie impulsy laserowe zamiast fal radiowych. Dzięki danym z tych czujników algorytmy nawigacyjne ustalają najbezpieczniejszą ścieżkę do przodu. Celem było stworzenie biblioteki „chodów” lub sposobów, w jakie robot może się poruszać w odpowiedzi na wyzwania terenowe.
W swojej ostatecznej formie robot będzie zawierał 48 siłowników które dadzą mu elastyczność w przyjmowaniu wielu konfiguracji, choć zarazem zwiększając złożoność zarówno zespołów sprzętowych, jak i programistycznych. Thakker porównuje siłowniki do „48 kierownic”, które działają jak rodzaj skóry, dzięki której EELS może wyczuć, z jaką siłą oddziałuje na teren. To pomaga mu poruszać się pionowo w wąskich szybach o nierównych powierzchniach, ustawiając się tak, aby podczas ruchu odpychać się od przeciwległych ścian jak wspinacz.
W zeszłym roku zespół EELS miał okazję doświadczyć tego rodzaju trudnych przestrzeni, kiedy opuścił głowicę percepcyjną robota – segment z kamerami i lidarem – do pionowego szybu zwanego moulinem na lodowcu Athabasca w kanadyjskich Górach Skalistych. We wrześniu badacze wrócą do tej lokalizacji, która pod wieloma względami jest odpowiednikiem lodowych księżyców w naszym Układzie Słonecznym, z wersją robota przeznaczoną do testowania mobilności pod powierzchnią. Na miejscu zespół zrzuci mały zestaw czujników do monitorowania właściwości chemicznych i fizycznych lodowca, który EELS będzie miał rozmieścić we wskazanych miejscach.
Film pokazuje wizualizację przyszłej pozaziemskiej pracy EELS. Źródło: NASA/JPL-Caltech
EELS jest finansowany przez Office of Technology Infusion and Strategy w Laboratorium Napędu Odrzutowego JPL NASA w Południowej Kalifornii za pośrednictwem programu akceleratora technologii o nazwie JPL Next. JPL jest zarządzany dla NASA przez Caltech w Pasadenie w Kalifornii. Zespół EELS współpracował nad projektem z wieloma partnerami z uniwersytetów, w tym z Arizona State University, Carnegie Mellon University i University of California w San Diego. Robot nie jest obecnie częścią żadnej misji NASA.
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: wersja koncepcyjna robota Exobiology Extant Life Surveyor (EELS). Źródło: NASA/JPL-CalTech
