로봇 부품은 용암 튜브를 탐색하기 위한 민첩한 거미 로봇이나 태양 전지판 을 운반하기 위한 대형 코끼리 로봇으로 조립될 수 있습니다. -- 사이언스데 일리

우주 비행사가 달에 영구적인 기지를 건설하기 시작하면 NASA가 향후 몇 년 동안 할 계획이므로 도움이 필요합니다. 로봇은 잠재적으로 케이블을 깔고, 태양열 패널을 배치하고, 통신 타워를 세우고, 거주지를 구축하여 무거운 물건을 들어올릴 수 있습니다. 그러나 각 로봇이 특정 작업이나 작업을 위해 설계되면 달 기지는 각각 고유한 부품과 프로토콜을 가진 기계의 동물원으로 넘쳐날 수 있습니다.

봇의 병목 현상을 피하기 위해 MIT 엔지니어 팀은 우주 비행사가 달에서의 다양한 임무에 맞게 다양한 로봇 “종”을 신속하게 구성하기 위해 우주 비행사가 쉽게 혼합하고 일치시킬 수 있는 범용 로봇 부품 키트를 설계하고 있습니다. 임무가 완료되면 로봇을 분해하고 부품을 사용하여 다른 작업을 수행하도록 새 로봇을 구성할 수 있습니다.

연구팀은 이 시스템을 워킹 올리고메릭 로봇 모빌리티 시스템(Walking Oligomeric Robotic Mobility System)을 위해 WORMS라고 부릅니다. 이 시스템의 부품에는 우주 비행사가 기지에 쉽게 끼울 수 있고 걷는 로봇으로 함께 작동하는 벌레에서 영감을 받은 로봇 팔다리가 포함됩니다. 임무에 따라 예를 들어 무거운 태양광 패널을 언덕 위로 운반할 수 있는 대형 “팩” 봇을 구축하도록 부품을 구성할 수 있습니다. 동일한 부품을 용암 튜브로 내려서 얼어붙은 물을 뚫을 수 있는 6개의 다리가 있는 거미 로봇으로 재구성할 수 있습니다.

MIT 항공 우주학과(AeroAstro)의 대학원 강사이자 박사 후보인 팀 리더인 George Lordos는 “벌레 선반이 있는 달의 창고를 상상할 수 있습니다.”라고 말했습니다. 모터, 센서, 컴퓨터 및 배터리. “우주비행사는 창고에 들어가 올바른 신발, 신체, 센서 및 도구와 함께 필요한 벌레를 고를 수 있으며 모든 것을 함께 스냅한 다음 분해하여 새 것을 만들 수 있습니다. 디자인은 유연하고 지속 가능하며 가성비.”

Lordos의 팀은 6개의 다리가 있는 WORMS 로봇을 만들고 시연했습니다. 지난 주, 그들은 IEEE의 항공우주 컨퍼런스에서 그들의 결과를 발표했고, 그곳에서 그들은 또한 컨퍼런스의 최우수 논문상을 수상했습니다.

MIT 팀원으로는 Michael J. Brown, Kir Latyshev, Aileen Liao, Sharmi Shah, Cesar Meza, Brooke Bensche, Cynthia Cao, Yang Chen, Alex S. Miller, Aditya Mehrotra, Jacob Rodriguez, Anna Mokkapati, Tomas Cantu, Katherina Sapozhnikov, Jessica Rutledge, David Trumper, 김상배, Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, Aleks Siemenn, Cormac O’Neill, Diego Rivero, Fiona Lin, Hanfei Cui, Isabella Golemme, John Zhang, Jolie Bercow, Prajwal Mahesh, Stephanie Howe, 및 Zeyad Al Awwad, Carnegie Mellon University의 Chiara Rissola 및 Denver 대학의 Wendell Chun.

동물의 본능

WORMS는 2022년 NASA의 BIG(Breakthrough, Innovative and Game-Changing) 아이디어 챌린지(대학생들이 판도를 바꾸는 아이디어를 설계, 개발 및 시연하는 연례 대회)에 대한 답변으로 고안되었습니다. 2022년 NASA는 학생들에게 바퀴를 사용하지 않고 극한 지형을 이동할 수 있는 로봇 시스템을 개발하도록 도전했습니다.

MIT의 Space Resources Workshop 팀은 특히 두껍고 푹신한 먼지로 표시되는 풍경인 달 남극의 극한 지형을 탐색할 수 있는 달 로봇 설계를 목표로 도전을 시작했습니다. 가파르고 바위가 많은 슬로프; 깊은 용암 튜브. 이 환경은 또한 접근할 수 있는 경우 우주 비행사를 유지하는 데 필수적인 얼어붙은 물을 포함할 수 있는 “영구적으로 그늘진” 지역을 호스팅합니다.

달의 극지 지형을 탐색하는 방법을 고민하면서 학생들은 동물에서 영감을 얻었습니다. 초기 브레인스토밍에서 그들은 특정 동물이 개념적으로 특정 임무에 적합할 수 있다는 점에 주목했습니다. 거미는 아래로 내려와 용암 동굴을 탐험할 수 있고, 한 줄의 코끼리는 무거운 장비를 들고 가파른 비탈 아래에서 서로를 지탱할 수 있으며, 밧줄에 묶인 염소는 태양 전지판 배열을 운반할 때 더 큰 동물을 언덕 옆으로 이끄는 데 도움이 될 수 있습니다.

AeroAstro 대학원생이자 팀 부단장은 “이러한 동물 영감에 대해 생각하면서 가장 단순한 동물 중 하나인 벌레가 팔, 다리, 등뼈 또는 꼬리와 유사한 움직임을 한다는 것을 깨달았습니다.”라고 말했습니다. 마이클 브라운. “그리고 나서 전구가 꺼졌습니다. 우리는 벌레 같은 부속물을 사용하여 동물에서 영감을 받은 이 모든 로봇을 만들 수 있었습니다.'”

스냅온, 스냅오프

그리스 혈통인 Lordos는 WORMS를 만드는 데 도움을 주었고 그리스어로 “몇 부분”을 의미하는 “oligomeric”을 의미하는 문자 “O”를 선택했습니다.

AeroAstro 학부생인 Brooke Bensche는 “우리의 아이디어는 다양한 방식으로 결합된 몇 개의 부품으로 다양한 로봇을 혼합하고 일치시킬 수 있다는 것입니다.”라고 말했습니다.

시스템의 주요 부품에는 트위스트 앤 록 메커니즘을 통해 두 부품을 함께 스냅하는 “범용 인터페이스 블록”을 통해 본체 또는 섀시에 부착할 수 있는 부속물 또는 웜이 포함됩니다. 블록의 스프링 장착 핀을 해제하는 작은 도구를 사용하여 부품을 분리할 수 있습니다.

부속물과 몸체는 또한 팀이 냄비 모양으로 설계한 “신발”과 같은 액세서리와 로봇 탐색을 돕기 위해 주변을 매핑할 수 있는 LiDAR 시스템과 같은 액세서리에 스냅할 수 있습니다.

AeroAstro 학부생 Jacob Rodriguez는 “향후 반복에서 윈치, 균형 센서 및 드릴과 같은 더 많은 스냅온 센서 및 도구를 추가하기를 희망합니다.”라고 말합니다.

팀은 여러 부속물을 조정하기 위해 맞춤화할 수 있는 소프트웨어를 개발했습니다. 개념 증명으로 팀은 고카트 크기의 다리가 여섯 개인 로봇을 만들었습니다. 실험실에서 그들은 일단 조립되면 로봇의 독립적인 사지가 작동하여 평지를 걷는다는 것을 보여주었습니다. 팀은 또한 캘리포니아의 사막 현장에서 로봇을 빠르게 조립하고 분해할 수 있음을 보여주었습니다.

1세대에서 각 WORMS 부속지는 길이가 약 1미터이고 무게가 약 20파운드입니다. 지구의 중력의 약 1/6인 달의 중력에서 각 팔다리의 무게는 약 3파운드이며 우주 비행사는 현장에서 로봇을 만들거나 분해하기 위해 쉽게 다룰 수 있습니다. 팀은 더 길고 약간 더 무거운 부속물이 있는 더 큰 세대를 위한 사양을 계획했습니다. 이 더 큰 부품은 무거운 페이로드를 운반할 수 있는 “패키지” 봇을 만들기 위해 함께 스냅될 수 있습니다.

“미래 우주 탐사를 위한 효과적인 시스템을 설명하는 데 사용되는 유행어가 많이 있습니다. 모듈식, 재구성 가능, 적응 가능, 유연성, 교차 절단 등”이라고 NASA의 Langley 연구 센터의 엔지니어인 Kevin Kempton은 말합니다. 2022 BIG Idea Challenge 심사위원. “MIT WORMS 개념은 이러한 모든 특성과 그 이상을 통합합니다.”

이 연구는 부분적으로 NASA, MIT, Massachusetts Space Grant, National Science Foundation, Fannie and John Hertz Foundation의 지원을 받았습니다.

동영상: https://youtu.be/U72lmSXEVkM

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230314205349.htm