Robot mềm được phát triển nhanh chóng như một công nghệ biến đổi cho việc khám phá không gian. không giống như những robot cứng truyền thống được xây dựng từ các khớp kim loại và cánh tay cơ khí, robot mềm được xây dựng từ các vật liệu linh hoạt, bền vững có thể làm lệch dạng, kéo dài và nén lại trong không gian chặt chẽ. sự thích nghi không gian bền vững này khiến chúng trở nên đặc biệt thích hợp với những khả năng không thể đoán trước, khắc nghiệt và thường giới hạn môi trường bị phát hiện trong các nhiệm vụ không gian, bao gồm cả việc phục tùng, thám hiểm hành tinh, và không gian sâu, và các công ty tư nhân đẩy chúng đến những mục tiêu khoa học và đầy tham vọng hơn, những khả năng đặc biệt của robot cung cấp một con đường tiến về phía trước.

Điều gì làm cho Robot mềm khác biệt với không gian?

Robot không gian truyền thống - như cánh tay robot trên Trạm không gian quốc tế (ISS) hoặc các bộ điều khiển sao Hỏa - là hệ thống chính xác, cứng nhắc. chúng có khả năng cực kỳ tốt nhưng cũng có khả năng gây ra thiệt hại từ các tác động, các hạt bị mắc kẹt, hoặc sự mở rộng nhiệt. Robot mềm, nói chuyện, sử dụng vật liệu như elasterers, silicon, và dạng thức của chúng có khả năng hấp thụ các xung đột, phù hợp với các bề mặt không đều, và tương tác an toàn với các vật thể dễ dàng, bao gồm các mẫu sinh học hoặc các thiết bị nhạy cảm. Tính năng thích nghi này giảm thiểu rủi ro trong quá trình sửa chữa, hoặc trong quá trình sửa chữa mẫu thử.

Những thử thách hiện nay trong ngành kỹ thuật không gian mềm mại

Bất kể lời hứa của họ, việc triển khai robot mềm trong không gian đưa ra nhiều trở ngại lớn lao và khoa học mà các nhà nghiên cứu đang tích cực nỗ lực vượt qua.

Tính bền bỉ về vật chất trong môi trường quá đáng

Môi trường không gian không thể tha thứ. Robot mềm phải chịu được những thay đổi cực độ (từ - 150 °C trong bóng tối đến 120 °C trong ánh sáng trực tiếp) chân không, độ cao, tia cực tím và bức xạ vũ trụ, và sự xói mòn nguyên tử ở quỹ đạo thấp của Trái Đất. Hầu hết vật liệu mềm phổ biến đều bị thoái hóa nhanh chóng dưới điều kiện này. Các nhà nghiên cứu hiện nay đang khám phá các chất chống phóng xạ, chất lỏng tự chữa lành, và vật liệu tổng hợp kết hợp để bảo vệ hoặc sợi bảo vệ kết hợp để duy trì sự linh hoạt trong khi tiếp tục phơi nắng.

Điều khiển và hành động chính xác

Robot mềm thiếu những khớp cứng và bộ mã hóa của robot truyền thống, khó điều khiển chính xác. Các robot có tính năng điều khiển tương ứng (PID) thường bị lỗi khi áp dụng cho hệ thống nhạy, không phải tuyến. Một chương trình điều khiển mới (bao gồm cách thức dựa trên mô hình, học tập, và cách tiếp cận lai) đang được phát triển. Ví dụ, các nhà nghiên cứu tại [FLT: 0] Thông thường bị lỗi khi áp dụng cho hệ thống nhạy (NAD) [NADT: C: thiết kế cấp cao) [FL1] đang tìm kiếm các động cơ mềm, các động cơ phản hồi, mà có thể được kiểm soát chính xác với các vòng phản hồi.

Năng lực và năng lực đạt hiệu quả

Nhiều thiết kế robot mềm cần thiết các hệ thống năng lượng hiệu quả cao. Nhiều thiết kế robot mềm phụ thuộc vào các hợp kim hơi hay hệ thống tạo hơi nước, mà cần các bộ nén hơi lớn hay các nguồn dung dịch lỏng.

Triển khai và phục hồi cơ khí

Làm thế nào để bạn phóng một robot mềm mại và đảm bảo nó triển khai đúng trong vi trọng lực? robot mềm phải được đặt gọn gàng trong quá trình phóng để giảm khối lượng, sau đó mở rộng hoặc bơm phồng một lần trong quỹ đạo. điều này đòi hỏi thiết kế cẩn thận cấu trúc, hệ thống lạm phát, và đôi khi hy sinh gói hàng. tái tạo hoặc đóng gói lại một robot mềm sau khi nhiệm vụ đã được thực hiện - đặc biệt là cho các nhiệm vụ khác, như là chụp lấy các mảnh vỡ hoặc các mẫu quay lại.

Những phát minh đang tiến tới

Trong suốt thập kỷ qua, những đột phá quan trọng trong khoa học vật liệu, sản xuất, và trí tuệ nhân tạo đã thúc đẩy sự phát triển của robot không gian-sẵn sàng mềm.

Bộ đa thức hình dáng và vật liệu tự chữa lành

Trong không gian, những vật liệu này cho phép robot mềm chuyển dạng từ một cấu hình nhỏ thành một công cụ hay bộ điều khiển có chức năng. Các vật liệu này có thể sửa chữa các vi phân gây ra bởi bức xạ hoặc va chạm vi mô, đang được các đội ngũ như tại Phòng chống cháy [FL: 0] nghiên cứu về các thiết bị kích hoạt [FL: 0]. Các vật liệu này có thể mở rộng đáng kể hoạt động trên robot- mềm.

Thiết kế sinh học cho việc thu hút chất xúc tác

Tự nhiên cung cấp những giải pháp thanh lịch cho nhiều thách thức trong không gian. robot mềm được truyền cảm hứng bởi cánh tay bạch tuộc, thân voi, hoặc gân gốc nho có thể quấn quanh các vật thể hình dạng không đều đặn, neo mà không bị nghiền nát, và đi qua các khe nứt hẹp. ví dụ, một bộ phận định vị robot mềm dựa trên một cơ chế bẫy ruồi sao Kim đã được thử nghiệm để bắt các mảnh vỡ không gian. tương tự, robot giống như sâu được thiết kế để thu thập thông qua các cấu trúc cơ sở vật chất phức tạp của môi trường sống hoặc tàu vũ trụ.

Hợp nhất với trí thông minh nhân tạo và việc học máy

Robot mềm tạo ra chuyển động phức tạp, chiều cao khó để mô phỏng phân tích. các thuật toán máy học - một cách tích cực tăng cường việc học tập và mạng thần kinh sâu có thể tự động học chính sách điều khiển từ dữ liệu cảm biến. Điều này cho phép robot mềm điều chỉnh hành vi của chúng trong thời gian thực để thay đổi điều kiện môi trường, như là các bề mặt khác nhau trên một tiểu hành tinh hoặc những chướng ngại vật bất ngờ bên trong môi trường sống. AlI cũng cho phép dự đoán bảo trì: một robot mềm có thể phát hiện vật liệu mệt mỏi và điều chỉnh hoạt động của nó để tránh thất bại.

Những ứng dụng cụ thể trong nhiệm vụ không gian

Robot mềm không chỉ là một khái niệm lý thuyết; một số khái niệm nhiệm vụ và nguyên mẫu đang được phát triển cho các ứng dụng thực tế.

Xử lý các vụ giết người và các cáo buộc trong tập tin

Những người kẹp mềm có thể nắm rõ vệ tinh hoặc mảnh vỡ mà không gây ra sự phân mảnh hay vụ nổ. Một nhóm từ Cơ quan Không gian Châu Âu ([FLT: 0] [FLT: 1) ) đã thử nghiệm một cánh tay robot mềm để quay không gian mảnh vụn. Bản chất kiên cố của bộ điều khiển này giảm lực tác động và có thể phù hợp với hình dạng không đều, khiến cho mục tiêu không kiểm soát trở nên lý tưởng.

Phát nổ bề mặt hành tinh

Robot mềm có thể bổ sung các tàu lượn truyền thống bằng cách truy cập vào các dốc dốc dốc, đường cong bị lỏng (đất), và các khe nứt trên mặt trăng hoặc sao Hỏa. Một robot mềm giống rắn có thể cắt nhỏ các ống dung nham, cung cấp cho các nhà khoa học truy cập trực tiếp đến các môi trường phía dưới chưa từng được khám phá. Các bộ phận điều chỉnh mềm có thể bơm phồng cũng có thể được dùng để thu thập các mẫu đá mỏng manh hoặc băng với sự nhiễu loạn tối thiểu.

Khai thác và sử dụng tài nguyên tiểu hành tinh

Robot mềm được thiết kế để nắm bắt và xử lý vật liệu thiên thạch có thể được sử dụng trong [FLT: 0] trong stin [FLT: 1]] của chúng để lấy nước từ mặt trăng hoặc cán cân mặt trăng.

Sự tương tác và hỗ trợ của loài người

Những bộ quần áo này sẽ hỗ trợ mà không làm hỏng động tác, giảm nguy cơ mệt mỏi và tổn thương.

Sự trông đợi trong tương lai và bước kế tiếp

Con đường phía trước cho robot mềm trong không gian vừa là thách thức vừa thú vị. chúng ta mong đợi sẽ thấy nhiều cuộc biểu tình của các thành phần mềm như bộ điều khiển, môi trường sống có thể bơm phồng, hoặc bộ cảm biến, trên các nhiệm vụ vệ tinh nhỏ. tiếp tục thu nhỏ các thiết bị kích hoạt và cảm biến, kết hợp với các AI tiên tiến, sẽ cho phép các hoạt động tự động ngày càng tăng.

Một hướng đi đầy hứa hẹn là sự phát triển của “các hệ thống kết hợp các phần tử cứng và mềm cho hiệu suất tối đa của cả hai thế giới.

Khi nền kinh tế không gian phát triển với các nền tảng được lên kế hoạch, các nhiệm vụ sao Hỏa, và các thiên thạch khai thác robot sẽ đóng vai trò thiết yếu trong việc làm cho những nỗ lực này an toàn hơn, hiệu quả hơn và bền vững hơn. khả năng thích nghi, tồn tại, và hoạt động trong điều kiện cực đoan mà không gây hại cho chính nó hoặc môi trường của nó sẽ tạo ra những robot mềm cho phép thế hệ tiếp theo của việc khám phá vũ trụ.

Tóm lại, trong khi những thách thức quan trọng vẫn còn trong sự bền vững vật chất, kiểm soát, và triển khai, sự tiến bộ nhanh chóng trong thiết kế sinh học, vật liệu thông minh và trí tuệ nhân tạo đang mang robot không gian mềm mại đến gần thực tế hơn bao giờ hết. những năm tới hứa hẹn sẽ là một giai đoạn hào hứng của sự đổi mới như những cỗ máy dẻo dai, dẻo dai này giúp chúng ta vươn xa hơn vào vũ trụ hơn bao giờ hết.