23:49 2024-05-17 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ „Supermembrele” robotizate ar putea ajuta moonwalkers să-și revină după cădere

_ „Superlimbs” robotizate ar putea ajuta moonwalkers se recuperează după cădere

Aveți nevoie de un moment de lejeritate? Încercați să vizionați videoclipuri cu astronauți care cad pe Lună. Rezultatele NASA cu privire la astronauții Apollo care se împiedică și se poticnesc în timp ce sar în mișcare lentă sunt încântător identificabile.

Pentru inginerii MIT, blooper-urile lunare evidențiază, de asemenea, o oportunitate de a inova.

„Astronauții sunt fizic foarte capabili, dar se pot lupta pe Lună, unde gravitația este o șesime din cea a Pământului, dar inerția lor este încă aceeași. inginerie mecanică la MIT. „Vrem să oferim o modalitate sigură pentru ca astronauții să se ridice în picioare în cazul în care cad.”

Asada și colegii săi proiectează o pereche de membre robotizate care pot susține fizic un astronaut și le pot ridica înapoi. în picioare după o cădere. Sistemul, pe care cercetătorii l-au numit Supernumerary Robotic Limbs sau „SuperLimbs” este proiectat să se extindă dintr-un rucsac, care ar transporta și sistemul de susținere a vieții astronautului, împreună cu controlerul și motoarele pentru alimentarea membrelor.

Cercetătorii au construit un prototip fizic, precum și un sistem de control pentru a direcționa membrele, pe baza feedback-ului de la astronautul care îl folosește. Echipa a testat o versiune preliminară pe subiecți sănătoși care s-au oferit voluntari să poarte o îmbrăcăminte constrictivă similară costumului spațial al unui astronaut. Când voluntarii au încercat să se ridice dintr-o poziție așezată sau întinsă, au făcut acest lucru cu mai puțin efort atunci când sunt asistați de SuperLimbs, comparativ cu atunci când au trebuit să se recupereze singuri.

Echipa MIT prevede că SuperLimbs poate asistați fizic astronauții după o cădere și, în acest fel, ajutați-i să-și conserve energia pentru alte sarcini esențiale. Designul s-ar putea dovedi deosebit de util în următorii ani, odată cu lansarea misiunii Artemis a NASA, care intenționează să trimită astronauți înapoi pe Lună pentru prima dată în mai bine de 50 de ani.

Spre deosebire de misiunea în mare măsură de explorare. din Apollo, astronauții Artemis se vor strădui să construiască prima bază lunară permanentă — o sarcină solicitantă din punct de vedere fizic, care va necesita mai multe activități extravehiculare extinse (EVA).

„În timpul erei Apollo, când astronauții ar cădea, 80% a fost atunci când făceau săpături sau un fel de muncă cu o unealtă”, spune Erik Ballesteros, membru al echipei și doctorand MIT. „Misiunile Artemis se vor concentra cu adevărat pe construcție și excavare, așa că riscul de cădere este mult mai mare. Credem că SuperLimbs îi poate ajuta să se recupereze, astfel încât să poată fi mai productivi și să-și extindă EVA-urile.”

Asada. , Ballesteros și colegii lor își vor prezenta designul și studiul în această săptămână la Conferința Internațională IEEE pentru Robotică și Automatizare (ICRA). Co-autorii lor includ postdoctoratul MIT Sang-Yoep Lee și Kalind Carpenter de la Jet Propulsion Laboratory.

Preluarea unei poziții

Designul echipei este cea mai recentă aplicație a SuperLimbs, pe care Asada a primit primul dezvoltat acum aproximativ un deceniu și de atunci s-a adaptat pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv asistența lucrătorilor în producția de avioane, construcții și construcții de nave.

Cel mai recent, Asada și Ballesteros s-au întrebat dacă SuperLimbs ar putea ajuta astronauții, în special ca NASA intenționează să trimită astronauți înapoi la suprafața Lunii.

„În comunicările cu NASA, am aflat că această problemă a căderii pe Lună este un risc serios”, spune Asada. „Ne-am dat seama că am putea face unele modificări designului nostru pentru a ajuta astronauții să-și revină după cădere și să-și continue munca.”

Echipa a făcut mai întâi un pas înapoi, pentru a studia modalitățile în care oamenii se recuperează în mod natural. dintr-o cădere. În noul lor studiu, ei au cerut mai multor voluntari sănătoși să încerce să stea în picioare după ce s-au întins pe o parte, în față și pe spate.

Cercetătorii au analizat apoi modul în care încercările voluntarilor de a sta în picioare s-au schimbat atunci când mișcările lor au fost restrânse, similar modului în care mișcările astronauților sunt limitate de cea mai mare parte a costumelor lor spațiale. Echipa a construit un costum pentru a imita rigiditatea costumelor spațiale tradiționale și i-a pus pe voluntari să îmbrace costumul înainte de a încerca din nou să se ridice din diferite poziții căzute. Secvența mișcărilor voluntarilor a fost similară, deși a necesitat mult mai mult efort în comparație cu încercările lor libere.

Echipa a cartografiat mișcările fiecărui voluntar în timp ce se ridicau și a constatat că fiecare a efectuat o secvență comună. de mișcări, trecând de la o poziție sau „punct de trecere” la următorul, într-o ordine previzibilă.

„Acele experimente ergonomice ne-au ajutat să modelăm într-un mod simplu cum se ridică un om”, Ballesteros. spune. „Am putea presupune că aproximativ 80% dintre oameni se ridică într-un mod similar. Apoi am proiectat un controler în jurul acelei traiectorii.”

Mână de ajutor

Echipa a dezvoltat un software pentru a genera un traiectorie pentru un robot, urmând o secvență care l-ar ajuta să susțină un om și să-l ridice înapoi pe picioare. Au aplicat controlerul pe un braț robotic greu, fix, pe care l-au atașat de un rucsac mare. Cercetătorii au atașat apoi rucsacul de costumul voluminos și i-au ajutat pe voluntari să se întoarcă în costum. Le-au cerut voluntarilor să se întindă din nou pe spate, în față sau pe lateral, apoi i-au pus să încerce să stea în picioare, în timp ce robotul a simțit mișcările persoanei și s-a adaptat pentru a o ajuta să se ridice în picioare.

În general, voluntarii au fost capabili să stea stabil, cu mult mai puțin efort atunci când sunt asistați de robot, în comparație cu atunci când au încercat să stea singuri în timp ce purtau costumul voluminos.

„Se simte ca o forță suplimentară care se mișcă cu tine.” spune Ballesteros, care a încercat și costumul și asistența pentru braț. „Imaginați-vă că porți un rucsac și cineva prinde partea de sus și te cam trage în sus. În timp, devine un fel de natural.”

Experimentele au confirmat că sistemul de control poate direcționa cu succes un robot pentru a ajuta o persoană. ridică-te înapoi după o cădere. Cercetătorii intenționează să împerecheze sistemul de control cu ​​cea mai recentă versiune a SuperLimbs, care cuprinde două brațe robotizate multiarticulate care se pot extinde dintr-un rucsac. Rucsacul ar conține, de asemenea, bateria și motoarele robotului, împreună cu un sistem de ventilație al unui astronaut.

„Am proiectat aceste brațe robotizate pe baza unei căutări AI și a unei optimizări a designului, pentru a căuta modele de manipulatoare roboți clasice cu anumite constrângeri de inginerie”, spune Ballesteros. „Am filtrat prin multe modele și am căutat designul care consumă cea mai mică cantitate de energie pentru a ridica o persoană. Această versiune a SuperLimbs este produsul acelui proces.”

În timpul verii, Ballesteros va construi a realizat întregul sistem SuperLimbs la Jet Propulsion Laboratory al NASA, unde intenționează să simplifice designul și să minimizeze greutatea pieselor și a motoarelor sale folosind materiale avansate și ușoare. Apoi, el speră să împerecheze membrele cu costume de astronauți și să le testeze în simulatoare de gravitate joasă, cu scopul de a ajuta într-o zi astronauții în viitoarele misiuni pe Lună și Marte.

„Purtarea unui costum spațial poate fi o povară fizică”, notează Asada. „Sistemele robotice pot ajuta la ușurarea acestei sarcini și îi pot ajuta pe astronauți să fie mai productivi în timpul misiunilor lor.”

Această poveste este republicată prin amabilitatea MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetarea, inovarea și predarea MIT.

(Fluierul)

Inapoi