يحتوي القمر على موارد غير مستغلة يمكن للبشر استخراجها واستغلالها في نهاية المطاف. وتستعد وكالات مثل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) للتعمق في جارنا السماوي للتعرف على هذه المعادن. لاستكشاف سطح القمر بشكل فعال، تصور فريق من العلماء السويسريين في ETH Zurich إرسال ليس فقط مركبة جوالة واحدة، بل أسطولًا منسقًا من المركبات المختلفة وأجهزة الطيران التي يمكن أن تعمل معًا.
قوة الفريق أكبر من مجموع أجزائه - يتم اختبار روبوت ثلاثي الأرجل في محجر في سويسرا. مصدر الصورة: ETH Zurich/TakahiroMiki
قام الباحثون بتجهيز ثلاثة روبوت ANYmal، وهو روبوت ذو أرجل طورته ETH، بمجموعة من أدوات القياس والتحليل التي يمكن أن تجعلها أجهزة كشف مناسبة في المستقبل. لقد اختبروا الروبوتات على تضاريس مختلفة في المركز الأوروبي لابتكار موارد الفضاء (ESRIC) في سويسرا ولوكسمبورغ. قبل بضعة أشهر، فاز فريق سويسري بالمسابقة الأوروبية للروبوتات القمرية مع زملائه الألمان.
تتضمن المسابقة العثور على المعادن وتحديدها في موقع اختبار مصمم على غرار سطح القمر. في بحث حديث نُشر في مجلة Science Robotics، يصف العلماء كيف استخدموا فرقًا من الروبوتات لاستكشاف تضاريس غير معروفة.
"هناك ميزتان لاستخدام الروبوتات المتعددة"، يوضح فيليب آرم، طالب الدكتوراه في مجموعة البحث التي يقودها البروفيسور ماركو هوتر من ETH. "يمكن لروبوت واحد أداء مهام متخصصة في وقت واحد. علاوة على ذلك، وبفضل التكرار، يستطيع فريق من الروبوتات التعويض عن فشل زملائه في الفريق. في هذه الحالة، التكرار يعني تركيب معدات قياس مهمة على روبوتات متعددة. وبعبارة أخرى، التكرار والتخصص هما هدفان متعارضان. وللحصول على مزايا كليهما، يجب على المرء إيجاد التوازن الصحيح."
يقوم المهندسون السويسريون ببناء روبوتات مناسبة لمهمات القمر المستقبلية للبحث عن المعادن والمواد الخام. ولضمان قدرة الآلات على الاستمرار في العمل حتى لو تعطلت إحداها، يقوم الباحثون بتعليمها العمل كفريق. المصدر: جامعة زيوريخ/مركز تكنولوجيا المعلومات المركزي - MELS
ولحل هذه المشكلة، قام باحثون من ETH Zurich، وجامعة بازل، وجامعة برن، وجامعة زيوريخ بتجهيز اثنين من الروبوتات ذات الأرجل بخبراء. تمت برمجة أحد الروبوتات ليكون جيدًا بشكل خاص في رسم خرائط التضاريس وتصنيف الجيولوجيا. ويستخدم ماسح ضوئي ليزر وعدة كاميرات، يمكن لبعضها أيضًا إجراء تحليل طيفي، لجمع أدلة أولية حول التركيب المعدني للصخور. وتعلم روبوت خبير آخر كيفية التعرف على الصخور بدقة باستخدام مطياف رامان وكاميرا المجهر.
أما الروبوت الثالث فهو روبوت للأغراض العامة: يمكنه رسم خريطة للتضاريس وتحديد الصخور، مما يعني أن لديه نطاقًا أوسع من المهام مقارنة بالروبوت المتخصص. ومع ذلك، فإن معداتها تعني أنها أقل دقة في أداء هذه المهام. وقال آرم: "هذا يجعل من الممكن إكمال المهمة في حالة فشل أي من الروبوتين".
أعجبت لجنة التحكيم بشكل خاص بالباحثين في مسابقة ESRIC وESA Space Resources Challenge الذين قاموا ببناء التكرار في أنظمة الاستكشاف الخاصة بهم لجعلها مرنة ضد حالات الفشل المحتملة. وكمكافأة، حصل العلماء السويسريون وزملاؤهم من مركز أبحاث تكنولوجيا المعلومات FZI في كارلسروه على عقد بحث لمدة عام واحد لمواصلة تطوير التكنولوجيا. بالإضافة إلى الروبوتات ذات الأرجل، سيعتمد هذا العمل أيضًا على خبرة الباحثين في FZI مع مثل هذه الروبوتات لتطوير الروبوتات ذات العجلات.
يشرح هندريك كولفينباخ، أحد كبار العلماء في مجموعة أبحاث البروفيسور هوث: "تتفوق الروبوتات ذات الأقدام مثل ANYmal في التضاريس الصخرية شديدة الانحدار، على سبيل المثال عند تسلق الحفر البركانية. الروبوتات ذات العجلات في وضع غير مؤات في هذه الحالة، لكنها يمكن أن تتحرك بشكل أسرع على تضاريس أقل صعوبة. لذلك، في المهام المستقبلية، من المنطقي الجمع بين الروبوتات وأنماط مختلفة من الحركة. يمكن للروبوتات الطائرة أيضًا الانضمام إلى الفريق."
ويخطط الباحثون أيضًا لزيادة استقلالية الروبوت. حاليًا، تتدفق جميع البيانات من الروبوتات إلى مركز التحكم، حيث يقوم المشغلون بتعيين المهام للروبوتات الفردية. في المستقبل، يمكن للروبوتات شبه المستقلة إسناد مهام معينة لبعضها البعض مباشرة، مع قدرة المشغلين على التحكم والتدخل.