Ученые Сколтеха предложили новую концепцию марсохода
Концепцию модульного марсохода, который будет компоноваться из четырех двухколесных роботов, предложили ученые из лаборатории интеллектуальной космической робототехники в Сколтехе, 4 апреля сообщают на сайте портала «Научная Россия».
Модули могут работать как независимо друг от друга, так и состыковываться в разных комбинациях для решения каких-либо более сложных задач. Авторы разработки в своей статье, опубликованной в журнале Acta Astronautica, заявляют, что такой подход в несколько раз увеличит время активной работы устройств на Марсе, а значит, и количество собранной информации о Красной планете, наличии на ней воды и следов жизни.
Руководитель лаборатории, доцент Сколтеха Дмитрий Тетерюков пояснил преимущества такого дизайна: «Группа роботов, вертолет Ingenuity и марсоход Perseverance, уже используются НАСА на Марсе. Такая схема дает возможность задействовать преимущества каждого агента гетерогенной системы. Например, беспилотный вертолет, обладая высокой скоростью и возможностью обозревать пространство с высоты, позволяет планировать движение тихоходного мобильного робота».
С 1997 года, когда на Марс опустился первый марсоход НАСА Sojourner, и до настоящего времени вся научная аппаратура располагается на шестиколесном мобильном роботе. Однако специалисты в области групповой робототехники предполагают, что несколько роботов, оснащенных разным оборудованием и могущих выполнять как автономные задачи, так и группироваться для выполнения более сложных, за время одной миссии на Красную планету получат в несколько раз больше результатов.
Так, Тетерюков считает, что «рой двухколесных роботов способен объединить усилия, например, для исследования поверхности либо перемещения массивных объектов. Вместо того чтобы отправлять тяжелый и энергозатратный марсоход, исследовательскую миссию можно выполнить, используя уникальный набор двухколесных роботов, каждый из которых несет на борту свой инструмент — например, георадар или спектрометр, или оборудование для сбора проб. А формируя связанную цепочку, роботы станут способны транспортировать тяжелые или крупногабаритные объекты».
К такому выводу ученые пришли, решая задачу по оптимизации, как добиться наибольшего времени работы, покрыть максимальное расстояние при минимуме затрат.
«Оказалось, что шестиколесный планетоход — не лучшее решение. По нашим расчетам, оптимальный вариант — это четыре двухколесных аппарата. У каждого на борту — разные инструменты, и лишь критическая полезная нагрузка продублирована во всех четырех модулях», — рассказал первый автор статьи, аспирант Сколтеха Александр Петровский.
Предложенная концепция предполагает, что даже поломка трех роботов не остановит работу миссии, поскольку и один оставшийся сможет выполнять часть исследовательских задач, передавая информацию на Землю.
Основная проблема для двухколесных роботов — устойчивость. Поэтому когда некоторые действия, например, сбор образцов грунта, потребуют повышенной устойчивости, два робота могут пристыковываться друг к другу.
Модульный подход при решении задач робототехники будет эффективен не только при исследовании Марса или Луны, но и на Земле, считают ученые. Технологии кооперативной робототехники можно использовать, например, в сельском хозяйстве для мониторинга созревания урожая, обнаружения вредителей и больных растений.
Применение двухколесных роботов для таких целей уже было успешно испытано на полях в Краснодарском крае в июле 2021 года, рассказал Петровский и добавил, что группировки двухколесных роботов можно использовать и в поисково-спасательных роботах.
Кроме всего прочего, дополнил Тетерюков, поскольку группой роботов будет управлять искусственный интеллект, то современные технологии дадут возможность перехода на новый технологический уровень в исследовании и освоении планет.
«Важным преимуществом использования архитектуры роя роботов станет и возможность создания марсианского интернета на основе mesh-сетей для надежной передачи собранных данных, в том числе с целью построения точной карты поверхности Марса», — заключил руководитель лаборатории интеллектуальной космической робототехники Сколтеха.
