رباتیک نرم به سرعت به عنوان یک تکنولوژی تحول آفرین برای اکتشافات فضایی در حال ظهور است، بر خلاف روبات های سفت و سخت سنتی ساخته شده از مفاصل فلزی و سلاح های مکانیکی، ربات های نرم از مواد انعطاف پذیر، سازگار که می توانند از طریق فضاهای سخت گسترش، و فشرده از طریق فضاهای سخت سازگار با آنها را به طور استثنایی به خوبی مناسب برای غیر قابل پیش بینی، خشن، و اغلب محیط های محدود در طول ماموریت های فضایی، ارائه ماموریت های آموزشی و اکتشاف فضایی، و فضایی طولانی تر به عنوان سازمان های عمیق تر.

ربات های نرم برای فضا چه تفاوتی دارند؟

ربات های فضایی سنتی – مانند سلاح های رباتیک در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) یا دستکاری کنندگان مریخ نورد – سیستم های دقیق و سخت هستند، آنها به طور فوق العاده قادر هستند، اما همچنین آسیب پذیری از اثرات، ذرات به دام افتاده یا ربات های نرم حرارتی را تضعیف می کنند، مطابق با استفاده از مواد مانند elastomers، سیلیکون، و پلیمر شکل-emory در طول کاهش خطر آنها را به جذب نمونه های نمونه های غیر منظم و یا انفجار، اجازه می دهد.

چالش های فعلی در رباتیک فضایی نرم

علی رغم وعده های آنها، استقرار ربات های نرم در فضا، موانع مهندسی و علمی زیادی را ایجاد می کند که محققان به طور فعال برای غلبه بر آن تلاش می کنند.

قابلیت های مواد در محیط های شدید

محیط فضایی بی رحم است. ربات های نرم باید نوسانات دمای شدید (از -150 درجه سانتیگراد در سایه به +120 درجه سانتیگراد در نور مستقیم خورشید)، خلاء بالا، اشعه ماوراء بنفش شدید و کیهانی، و فرسایش اکسیژن اتمی در مدار زمین پایین مقاومت کنند، اکثر مواد نرم رایج به سرعت در این شرایط تجزیه می شوند.

کنترل و ارزیابی دقیق

ربات های نرم فاقد مفاصل سفت و سخت و کد کننده از ربات های معمولی هستند، و کنترل دقیق آن دشوار است (کنترلرهای سنتی متناسب با محرک های سنتی (PID) اغلب هنگامی که برای سیستم های نرم و غیر خطی استفاده می شوند، استراتژی های کنترل جدید - از جمله مدل، یادگیری و روش های هیبریدی - توسعه یافته اند.

قدرت و بهره وری انرژی

ماموریت های فضایی نیاز به سیستم های انرژی بسیار کارآمد دارند. بسیاری از طرح های رباتیک نرم به عملکرد پنوماتیک یا هیدرولیک متکی هستند که نیاز به کمپرسورهای بزرگ یا مخازن مایع دارند. نوآوری های جدید بر محرک های سبک وزن، حالت جامد مانند elastomers، آلیاژهای شکل و پلیمر های فعال حرارتی که می توانند با حداقل قدرت کار کنند، ادغام این باتری های انعطاف پذیر یا سیستم های تحقیقاتی فعال است.

تعمیر و بازیابی مکانیسم ها

چگونه یک ربات squishy را راه اندازی می کنید و اطمینان حاصل کنید که به درستی در میکرو گرانش قرار می گیرد؟ ربات های نرم باید در هنگام راه اندازی برای کاهش حجم و جرم، سپس به طور قابل اعتماد آشکار یا پر کردن یک بار در مدار، این نیاز به طراحی ساختاری دقیق، سیستم های تورم و گاهی بسته بندی کیسه ای. - ردیابی یا باز کردن یک ربات نرم پس از یک ماموریت - به ویژه نمونه های ضبط شده مانند بازیابی زباله های دیگر، به ویژه.

نوآوری ها به سمت جلو حرکت می کنند

در طول دهه گذشته، پیشرفت های قابل توجهی در علوم مواد، تولید و هوش مصنوعی، توسعه ربات های نرم آماده فضا را تسریع کرده است.

پلیمر های ذهن و خود-Healing Materials

پلیمرهای شکل (SMPs) می توانند برای تغییر شکل در پاسخ به گرما، نور یا میدان مغناطیسی برنامه ریزی شوند.در فضا، این مواد یک ربات نرم را قادر می سازد تا از پیکربندی پرتاب فشرده به یک ابزار عملکردی یا تقویت کننده، که بازسازی میکرو شکاف های ناشی از اشعه یا اثرات میکرومتروئید، به طور فعال در مورد این دستگاه های آزمایشگاهی نرم تحقیق می کنند.

طراحی های Bio-Inspired برای Delicate Manipulation

طبیعت راه حل های ظریفی برای بسیاری از چالش های مواجه در فضا فراهم می کند. ربات های نرم الهام گرفته از سلاح های octopus، تنه فیل ها یا انگور می توانند اطراف اشیاء به شکل نامنظم تنظیم کنند، خود را بدون خرد کردن، و از طریق شکاف های باریک و یا روبات های خزنده، به عنوان مثال، یک هاردیک گیر رباتیک بر اساس یک مکانیسم مگس ونوس برای گرفتن زباله های فضایی، به طور مشابه طراحی شده است.

ادغام با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

ربات های نرم، حرکت پیچیده و با ابعاد بالا را تولید می کنند که به سختی می توانند الگوریتم های یادگیری ماشین را به طور تحلیلی مدل کنند – به ویژه یادگیری تقویت و شبکه های عصبی عمیق – می توانند به طور خودکار سیاست های کنترل را از داده های سنسور یاد بگیرند.این به ربات های نرم اجازه می دهد تا رفتار خود را در زمان واقعی برای تغییر شرایط محیطی، مانند بافت های مختلف سطح در یک سیارک یا موانع غیر منتظره در داخل زیستگاه، تطبیق دهند: AI همچنین قادر به شناسایی خستگی و تعمیر و تعمیر و جلوگیری از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار با استفاده از کار انداختن عملکرد مواد و جلوگیری از کار می کند.

برنامه های خاص در ماموریت های فضایی

رباتیک نرم تنها یک مفهوم نظری نیست؛ چندین مفهوم ماموریت و نمونه اولیه برای برنامه های دنیای واقعی توسعه یافته اند.

خرید و یا Bitbit Shopcing و Debris Remove

ماهواره های کوچک یا زباله های نرم را بدون ایجاد تکه تکه تکه یا انفجار می توان به راحتی درک کرد.یک تیم از آژانس فضایی اروپا (ESA] یک بازوی رباتیک نرم را برای گرفتن زباله های فضایی در حال چرخش آزمایش کرده است. ~ طبیعت سازگار با گیرنده ها نیروهای تاثیر را کاهش می دهد و می تواند به اشکال نامنظم مطابقت داشته باشد، ایده آل برای اهداف غیر قابل کنترل است.

اکتشاف سیاره ای Surface

ربات های نرم می توانند با دسترسی به شیب های شیب دار، regolith شل (soil)، و شکاف در ماه یا مریخ تکمیل کنند. یک ربات نرم مانند مار می تواند به لوله های گدازه، ارائه دانشمندان با دسترسی مستقیم به محیط های زیرزمینی هرگز ناشناخته استفاده شود.

معدن و استفاده از منابع

ربات های نرم طراحی شده برای درک و پردازش مواد سیارک را می توان در در نشست و استفاده از منابع (ISRU) استفاده کرد توانایی آنها برای انطباق با سطوح نامنظم و کم گرانش آنها را به ویژه برای لنگر و عملیات معدن مناسب می کند. Soft محرک همچنین می تواند با سیستم های حفاری حرارتی یکپارچه برای استخراج یخ از ماه یا مریخی دوباره یکپارچه شود.

تعامل انسان-Spacecraft و کمک

اسکلت بیرونی رباتیک نرم و لباس می تواند فضانوردان را در طول فعالیت های اضافی (پیاده روی های فضایی) کمک کند، این لباس ها بدون حرکت ضعیف، کاهش خستگی و آسیب خطر داخلی، سلاح های رباتیک می توانند به وظایفی مانند مدیریت موجودی، روش های پزشکی یا تغذیه کمک کنند، همه در حالی که با خیال راحت در نزدیکی انسان عمل می کنند.

چشم انداز آینده و گام های بعدی

جاده پیش رو برای رباتیک نرم در فضا هم چالش برانگیز و هم هیجان انگیز است در طول دهه آینده، ما انتظار داریم شاهد تظاهرات پرواز بیشتر از اجزای نرم مانند محافظان، زیستگاه های باد و یا پوست سنسور - در ISS یا ماموریت های ماهواره ای کوچک باشیم. کوچکترین حرکتی و سنسورها همراه با هوش مصنوعی پیشرفته، عملیات های به طور فزاینده ای مستقل را فعال می کند.

یک جهت امیدوار کننده توسعه سیستم های "هیبرد" است که عناصر سفت و سخت و نرم را برای عملکرد بهترین از هر دو جهان ترکیب می کند، به عنوان مثال، یک بازوی رباتیک ممکن است یک هسته اسکلتی سفت برای قدرت و یک پوست نرم برای تماس امن داشته باشد. یکی دیگر از مرزهای آن تولید افزودنی (3D) قطعات رباتیک نرم در فضا است، و به فضانوردان اجازه می دهد تا ابزار سفارشی و تعمیر مواد خام را حتی از منابع محلی استفاده کنند.

همانطور که اقتصاد فضایی رشد می کند - با پایگاه های برنامه ریزی شده ماه، ماموریت های مریخ و استخراج سیارک - رباتیک نرم نقش مهمی در ساخت این تلاش ها امن تر، کارآمد تر و پایدارتر ایفا می کند.توانایی سازگاری، بقا و فعالیت در شرایط شدید بدون خطر به خود یا محیط آن باعث می شود رباتیک نرم یک تکنولوژی کلیدی برای نسل بعدی اکتشاف فضایی باشد.

به طور خلاصه، در حالی که چالش های قابل توجه در دوام مواد، کنترل و استقرار باقی می مانند، پیشرفت سریع در طراحی الهام گرفته از زیست محیطی، مواد هوشمند و هوش مصنوعی ربات های فضایی نرم را به واقعیت نزدیک تر می کند. سال های آینده وعده می دهند که یک دوره هیجان انگیز نوآوری به عنوان این دستگاه های انعطاف پذیر به ما کمک می کند تا به جهان نزدیک تر از همیشه برسیم.