Greek English French German Italian Japanese Russian Spanish Turkish

Snake Robots

S7 Snake Robot Prototype

Μετά από ένα μεγάλο σεισμό που έπληξε την περιοχή του San Francisco, παλιά Βικτωριανά σπίτια έγιναν ερείπια, τα ισόγεια είχαν καταρρεύσει και οι ανώτεροι όροφοι παρέμειναν όρθιοι αλλά ασταθείς, απειλώντας να καταρρεύσουν στην επόμενη δόνηση. Πρόθυμοι διασώστες ήταν έτοιμοι να αναρριχηθούν και να σκάψουν, αλλά παράμενε το ερώτημα του κατά πόσον αξίζει να συμβεί ο τραυματισμός κάποιου διασώστη από την πιθανότητα να βρουν κάποιον που θάφτηκε κάτω από τα ερείπια.

Ευτυχώς, μια νέα γενιά ρομπότ – φιδιού για έρευνα και διάσωση είναι πλέον διαθέσιμη για να απαντήσει στο ερώτημα αυτό. Οι διασώστες φέρουν τον αγωγό όσο το δυνατόν πλησιέστερα προς τα συντρίμμια, και σύρουν το φίδι ρομπότ από το τέλος του αγωγού. Ένα λεπτό σύνθετο καλώδιο πηγαίνει από το εσωτερικό του αγωγού προς την ουρά του φιδιού, παρέχοντας ρεύμα και μεταφέροντας δεδομένα και προς τις δύο κατευθύνσεις. Το ρομπότ φίδι κάνει παύση κάθε λίγα μέτρα για να ακούει για τα σημάδια των επιζώντων, ενώ το κεφάλι του φιδιού ρομπότ χρησιμοποιείται και για την αποστολή στερεοφωνικού ήχου στον χειριστή .

S7 Snake Robot Prototype

Όπως το φίδι εξελίσσεται, σαρώνει την περιοχή με μια πυροηλεκτρική συσκευή που εντοπίζει τη θερμότητα του σώματος. Οι μηχανισμοί που χρησιμοποιεί τραβούν το ρομπότ κατά μήκος του εδάφους μέσω ενός μικρού ιμάντα μεταφοράς και το προωθούν διαμέσου των σωρών των καλωδίων που άφησε η κατάρρευση του κτηρίου. Το σύστημα πρόσδεσης, επίσης, τραβά την ουρά του φιδιού ρομπότ, μαζεύοντας την όπως στα προηγούμενα εμπόδια. Επί της οθόνης, ο χειριστής έχει την δυνατότητα να αλλάζει την δομή του φίδι ρομπότ και να αποσπά την άκρη της ουράς με την χρήση τηλεχειριστηρίου. Η ουρά μετατρέπεται σε έναν ασύρματο σταθμό βάσης, επικοινωνώντας με το υπόλοιπο ρομποτικό φίδι και επιτρέποντας την συνεχή μετάδοση πληροφορίας στον χειριστή. Μικροί μηχανισμοί στο δέρμα του φιδιού ρομπότ προσφύουν στους τοίχους και του επιτρέπουν να ωθηθεί προς τα εμπρός, αλλάζοντας το εύρος των σπειρών του σε μία περιφέρεια.

The 26-Foot-Long Snakebot

Ο Satoshi Tadokoro είναι ένας από τους πιο σημαντικούς ερευνητές στα ρομπότ έρευνας και διάσωσης και είναι ο υπεύθυνος για την δημιουργία του SnakeBot  , που στοχεύει περισσότερο στην αναζήτηση θυμάτων.

The 26-Foot-Long Snakebot

Το συγκεκριμένο ρομπότ δεν μπορεί να κινηθεί πολύ γρήγορα, παρά μόνο πέντε εκατοστών το δευτερόλεπτο, αλλά, λόγω της κατασκευής του μπορεί να διεισδύει σε αιχμηρές γωνίες, να αναρριχηθεί σε κλίσεις μέχρι 20 μοιρών, να συμπιέζεται και να χωράει σε πολύ στενά περάσματα και, έχοντας μια κάμερα προσαρτημένη πάνω του, μπορεί να στέλνει εικόνες προς τις ομάδες διάσωσης για την κατάσταση των χαλασμάτων καθώς και των θυμάτων που εντοπίζει. Το SnakeBot δοκιμάστηκε με επιτυχία τόσο σε περιπτώσεις προσομοίωσης καταστροφών όσο και σε πραγματικές συνθήκες, βοηθώντας μια ομάδα διάσωσης σε παρκινγκ που είχε καταρρεύσει στην Φλόριντα.

Modular Snake Robot

Το Disaster City κοντά στο Texas A & M University είναι μια περιοχή με σημαντικές διεθνείς έρευνες στο κομμάτι της διάσωσης κατά τη διάρκεια των φυσικών καταστροφών σε όλο τον κόσμο. Η αναζήτηση επιζώντων σε κτήρια που έχουν καταρρεύσει είναι μια συνεχής πρόκληση για τα μέλη της ομάδας έρευνας και διάσωσης που διακινδυνεύουν τη ζωή τους, καθώς προσπαθούν να βοηθήσουν τα θύματα. Μια νέα υψηλής τεχνολογίας έρευνα σε ρομπότ που μοιάζουν με φίδια στον τομέα εξερεύνησης και διάσωσης μπορεί να δώσει λύση στην έγκαιρη και αποτελεσματική διάσωση θυμάτων σε περιπτώσεις φυσικών καταστροφών. Υπάρχουν πολλά είδη ρομποτικών συστημάτων, που ομοιάζουν με φίδια, τα οποία δοκιμάζονται στο Texas Engineering Extension Service “Disaster City”. Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων θα είναι χρήσιμα για την ανάπτυξη της επόμενης γενιάς ρομπότ διάσωσης.

Ο Dr. Robin Murphy, διευθυντής του Center for Robot-Assisted Search and Rescue at Texas A&M University αναφέρει ότι η έρευνα τους προσανατολίζεται σε πιο βιομιμητικές εφαρμογές έτσι ώστε τα ρομπότ να μοιάζουν όσο το δυνατόν περισσότερο σε πραγματικά φίδια. Ο Howie Choset του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon, ο οποίος εργάζεται πάνω σε ένα μοναδικό ελικοειδές ρομπότ  αναφέρει πως, όπως τα φίδια μπορούν να μπουν σε χώρους που δεν μπορούν οι άνθρωποι, έτσι και το ρομπότ-φίδι μπορεί να διεισδύσει σε χώρους που δεν μπορούν τα άλλα ρομποτικά συστήματα.

Οι προγραμματιστές στο εργαστήριο Biorobotics του Howie Choset στο Carnegie Mellon University επιθυμούν να δημιουργήσουν ένα Modular Snake Robot για αποστολές εξερεύνησης και διάσωσης σε σπήλαια, ορυχεία, και κτήρια που κατέρρευσαν. Το πρόβλημα με τα κλασσικά ρομποτικά συστήματα που χρησιμοποιούν ρόδες είναι το γεγονός ότι μπορούν να κινηθούν ικανοποιητικά σε επίπεδες επιφάνειες, αλλά αδυνατούν να διεισδύσουν σε ερείπια. Τα φίδια - ρομπότ μπορούν να πάνε εκεί που τα συμβατικά ρομποτικά συστήματα αδυνατούν. Τα ρομπότ - φίδια μπορούν να έχουν πρόσβαση σχεδόν σε όλους τους χώρους, είτε πρόκειται για κτήρια που έχουν καταρρεύσει, είτε πρόκειται να ανέβουν σε δέντρα, είτε να ανέβουν στην κορυφή ενός κονταριού, ακόμα και να κολυμπούν υποβρυχίως. Η γενική ιδέα στην κατασκευή ενός ρομπότ - φιδιού είναι να μπορεί το ρομποτικό σύστημα να προσαρμόζεται και να μεταμορφώνεται ανάλογα με τις συνθήκες. Τα συστήματα αυτά είναι σε θέση να ανταποκρίνονται σε άγνωστες συνθήκες, όπως κατά τη διάρκεια υπόγειων αναζητήσεων, επιθεωρήσεων εργοστασίων κτλ.

Modular Snake Robot

OmniTread Robot

Το OmniTread  είναι ένα αρκετά χρήσιμο ρομπότ. Το συγκεκριμένο ρομπότ είναι ειδικό για μετακινήσεις πάνω σε χαλάσματα και σε ιδιαίτερα μικρούς χώρους, και θα μπορούσε να είναι ένα σημαντικό εργαλείο για τις ομάδες έρευνας και διάσωσης στην προσπάθεια τους για εντοπισμό επιζώντων που έχουν παγιδευτεί σε κτήρια που έχουν καταρρεύσει. Έχει σχεδιαστεί από την ομάδα ρομποτικής του Πανεπιστημίου του Michigan και αποτελείται από πέντε τμήματα, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με αρθρώσεις 2 βαθμών ελευθερίας. Μπορεί να κινηθεί και στις τέσσερις πλευρές ακόμα και αν το ρομπότ ανατραπεί. Οι 2-DOF αρθρώσεις από πνευματικούς φυσητήρες παράγουν επαρκή ροπή, έτσι ώστε να κινηθεί το ρομπότ ακόμα και πάνω από εμπόδια.

OmniTread Robot 

Το OmniTread ρομπότ έχει σχεδιαστεί για να διασχίζει εξαιρετικά δύσκολα εδάφη, όπως είναι τα συντρίμμια ενός κτηρίου που έχει καταρρεύσει. Επίσης μπορεί να κινείται σε εδάφη με άμμο και βράχια, να περνά μέσα από μικρές τρύπες και να σκαρφαλώνει πάνω από ψηλά εμπόδια. 

 

Κίνηση του OmniTread σε χαλάσματα

Snake- like ARM mounted on a wheeled robot

Υβριδικά κινούμενα ρομπότ με πολυαρθρωτούς βραχίονες τύπου φιδιού  έχουν σχεδιαστεί στο USAR. Στις καταστροφές που προκύπτουν από σεισμούς απαιτείται ταχεία και αποτελεσματική έρευνα και διάσωση των επιζώντων. Τα υβριδικά κινούμενα φίδια - ρομπότ έχουν πολύ περισσότερους βαθμούς ελευθερίας από τα συμβατικά ρομπότ και τις άλλες μηχανές διάσωσης. Το φίδι – βραχίονας δύναται να διεισδύσει σε περιοχές μη προσπελάσιμες από άλλα μέσα και χωρίς να προκαλεί επιπλέον φθορές στις γύρω περιοχές, κάτι το οποίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε επιχειρήσεις εξερεύνησης και διάσωσης, όπου μεγάλα κομμάτια στα συντρίμμια γίνονται εύθραυστα.

Snake- like ARM mounted on a wheeled robot

Ρομποτικά συστήματα φιδιών, που απαρτίζονται από πολλές αρθρώσεις έχουν τη δυνατότητα εκτέλεσης ποικίλων μετακινήσεων σε σχέση με τα συμβατικά ρομποτικά συστήματα με ρόδες. Το πραγματικό πλεονέκτημα αυτών των συσκευών είναι ότι είναι ευπροσάρμοστα και επιτυγχάνουν κινήσεις που δεν περιορίζονται στην ανίχνευση, στην αναρρίχηση και στην κολύμβηση.

Modsnake Project Robots 

Η κεντρική αποστολή του Μodsnake project είναι η ανάπτυξη ενός είδους καινοτόμου ρομπότ με κυκλικούς συνδέσμους στις γωνίες των αρθρώσεων του ρομπότ – φιδιού, με στόχο την μετακίνηση αυτού στην επιθυμητή θέση. Τα ρομπότ - φίδια που έχουν αναπτυχθεί, εκτελούν σχεδόν όλες τις βιολογικές κινήσεις των πραγματικών φιδιών, όμως αδυνατούν να ολοκληρώσουν μόνο με μια κίνηση ένα πέρασμα. Οι περιπτώσεις αυτές προκύπτουν λόγω της περιπλοκότητας των εργασιών που απαιτούνται από ένα ρομπότ σε σχέση με τους περιορισμούς υλικού και κατασκευής, όπως το μέγεθος του καθώς και η ισχύς του κινητήρα. Οι εργασίες που μπορούν να εκτελέσουν τα ρομπότ-φίδια είναι αναρρίχηση σε σκαλιά, διέλευση σε στενά περάσματα, πέρασμα από τρύπες στον τοίχο ενώ διαθέτουν κάμερα για εύκολη εποπτεία των χώρων καθώς και αναζήτηση επιζώντων.

 

Modsnake Project Robots

Ο Uncle Sam είναι ένα φίδι - ρομπότ που κατασκευάστηκε από modular κομμάτια και οδήγησε σε μία ποικιλία ρομποτικών συστημάτων, που ονομάστηκαν «modsnakes» από το Εργαστήριο Biorobotics του Carnegie Mellon (www.snakerobot.com). Το φίδι αυτό μπορεί να τυλιχθεί γύρω από ένα στύλο και να σκαρφαλώνει κάθετα.

Uncle Sam

Τέτοια ρομποτικά συστήματα που μιμούνται ζωντανά όντα θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στη ρομποτική στο εγγύς μέλλον. Η φύση είναι ένα φανταστικός σχεδιαστής και δεν είναι τυχαίο ότι μηχανικοί αναζητούν στη φύση για έμπνευση στην ρομποτική (όπως το AirPenguins της Festo και η κατσαρίδα Dash). Όπως έχουν κάνει και άλλες ομάδες, η ομάδα ρομποτικής στο Carnegie Mellon έχει κάνει μεγάλες προσπάθειες να ενσωματώσει φυσικά χαρακτηριστικά των φιδιών στα ρομποτικά συστήματα που έχουν δημιουργήσει. Επίσης έχουν μελετήσει πολλούς τρόπους κίνησης των φιδιών και έχουν «διδάξει» τα ρομπότ-φίδια να εκτελούν τις ίδιες κινήσεις, όπως το προαναφερθέν σκαρφάλωμα του Uncle Sam. Παρά την έμφαση που δίνεται στη δημιουργία ανθρωποειδών ρομπότ, το ρομποτικά συστήματα που προσομοιάζουν τη συμπεριφορά ζώων έχουν το σαφές πλεονέκτημα της απλής σχεδίασης και κατασκευής. Όπως αναφέρεται από την ομάδα ρομποτικής του Carnegie Mellon, το ρομπότ – φίδι θα μπορούσε να είναι ένας «διασώστης» επιζώντων σε κτήρια που έχουν πέσει από φυσικές καταστροφές.

Serpentronic Robot Snake Project

Ο στόχος του προγράμματος Serpentronic Robot Snake ήταν να σχεδιάσει και να κατασκευάσει ένα ρομπότ - φίδι που θα μπορούσε να κινηθεί σαν το βιολογικό του αντίστοιχο. Αυτό το ρομπότ έχει τη δυνατότητα να εξερευνεί χώρους και να αποφεύγει τα εμπόδια χρησιμοποιώντας αισθητήρα υπερύθρων. Ένα ρομπότ - φίδι είναι ιδανικό για να διασχίζει ανώμαλο έδαφος. Αυτό το ρομπότ έχει πολλές εφαρμογές, όπως η αναζήτηση επιζώντων, αποστολές αναγνώρισης και ανίχνευσης ναρκών, καθώς και εργασίες συντήρησης σε στενά περάσματα.

Serpentronic Robot Snake Project

Το φίδι αποτελείται από 6 κομμάτια και ένα κεφάλι, με το κάθε κομμάτι να τροφοδοτείται από έναν σερβοκινητήρα. Τα τμήματα εναλλάσσονται στον προσανατολισμό, έτσι ώστε το πρώτο τμήμα να κινείται σε μια οριζόντια κατεύθυνση και οι επόμενες κινήσεις του τομέα στην κάθετη κατεύθυνση. Αυτή η ακολουθία επαναλαμβάνεται και για τα 6 τμήματα και το κεφάλι. Αυτό δίνει στο ρομπότ - φίδι επαρκή ευελιξία για να μετακινήσει τα τμήματα του σώματός του μέσα από αλληλουχίες που επιτυγχάνουν μετακίνηση σχεδόν με τον ίδιο τρόπο που ένα βιολογικό φίδι κάνει.

ACM-R5 Snake Like Robot

Δεν υπάρχει καμία αμφιβολία ότι οι επιστήμονες, όπως αναφέραμε και πιο πάνω, αναζητούν έμπνευση από την φύση για να δημιουργήσουν ρομποτικά συστήματα. Για να σχεδιάσουν ένα ρομπότ για χρήση αυτού στο εσωτερικό σωληνώσεων, μια εταιρεία στην Νορβηγία εμπνεύστηκε από τα φίδια. Το ρομποτικό σύστημα (αν και δεν αποτελεί ακόμα τελικό προϊόν) μπορεί να κινηθεί και κατακόρυφα στο εσωτερικό των σωληνώσεων. Το ρομπότ SINTEF δεν μπορεί να πλοηγηθεί αυτόνομα σε οποιοδήποτε σωλήνα, έτσι σήμερα η ομάδα που το κατασκεύασε χρησιμοποιεί ένα Lego Mindstorms ρομπότ με μια κάμερα αναρτημένη στην κεφαλή. Το SINTEF θα μπορούσε να θεωρηθεί πρόγονος του ACM-R5, του αμφίβιο ρομπότ - φιδιού που κατασκεύασε η ομάδα του Hirose στο εργαστήριο ρομποτικής στην Fukushima στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας στο Τόκυο. Το συγκεκριμένο ρομπότ μπορεί να κινηθεί τόσο στην ξηρά, όσο και στο νερό. Ο Hirose από το 1970 ασχολείται με την κατασκευή ρομποτικών συστημάτων που μοιάζουν με φίδια. Το ρομπότ ACM-R5 παρουσιάστηκε πρώτη φορά στην παγκόσμια έκθεση στο Aichi της Ιαπωνίας το 2005 και μια πιο βελτιωμένη έκδοσή του παρουσιάστηκε στο κοινό το 2007.

ACM-R5 Snake Like Robot

R5 αποτελείται από μια σφαιρική άρθρωση και φυσητήρες. Αναπτύχθηκε με βάση το προηγούμενο μοντέλο HELIX (http://www-robot.mes.titech.ac.jp/robot/snake.html). Μια σφαιρική άρθρωση παίζει το ρόλο των οστών και οι φυσητήρες τον ρόλο του έξω-σκελετού. Το ACM αποκτά αυτή τη συμπεριφορά τόσο στο νερό όσο και στο έδαφος.


Κίνηση στο έδαφος και στο νερό του
ACM-R5

Το σύστημα ελέγχου του ACM-R5 είναι ένα αρκετά προχωρημένο σύστημα. Κάθε μονάδα άρθρωσης διαθέτει CPU, μπαταρία, μοτέρ, ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα. Μέσα από τις γραμμές επικοινωνίας κάθε μονάδα ανταλλάσσει σήματα και αυτόματα αναγνωρίζει τον αριθμό της από την κεφαλή, αλλά και το πόσες μονάδες συμμετέχουν στο σύστημα. Χάρη σε αυτό, οι διαχειριστές συστημάτων μπορούν να αφαιρούν, να προσθέτουν και να ανταλλάσσουν ελεύθερα μονάδες, καθώς επίσης μπορούν να λειτουργούν το ACM-R5 ευέλικτα σύμφωνα με τις εκάστοτε ανάγκες.