Mặt trăng chứa đựng những tài nguyên chưa được khai thác mà cuối cùng con người có thể khai thác và khai thác. Các cơ quan như Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đang chuẩn bị nghiên cứu sâu hơn về người hàng xóm thiên thể của chúng ta để xác định các khoáng sản này. Để khám phá bề mặt mặt trăng một cách hiệu quả, một nhóm các nhà khoa học Thụy Sĩ tại ETH Zurich đã hình dung việc gửi không chỉ một tàu thám hiểm mà còn một đội phối hợp gồm nhiều phương tiện và thiết bị bay khác nhau có thể hoạt động cùng nhau.
Nhóm lớn hơn tổng các bộ phận của nó – robot ba chân được thử nghiệm tại một mỏ đá ở Thụy Sĩ. Nguồn hình ảnh: ETH Zurich/Takahiro Miki
Các nhà nghiên cứu đã trang bị cho ba ANYmal, một robot có chân do ETH phát triển, với một loạt công cụ đo lường và phân tích có khả năng biến chúng thành thiết bị phát hiện phù hợp trong tương lai. Họ đã thử nghiệm robot trên nhiều địa hình khác nhau tại Trung tâm Đổi mới Tài nguyên Vũ trụ Châu Âu (ESRIC) ở Thụy Sĩ và Luxembourg. Vài tháng trước, một đội Thụy Sĩ đã giành chiến thắng trong cuộc thi robot mặt trăng châu Âu cùng với các đồng nghiệp người Đức của họ.
Cuộc thi bao gồm việc tìm kiếm và xác định các khoáng chất trên một địa điểm thử nghiệm được mô phỏng theo bề mặt mặt trăng. Trong một bài báo gần đây đăng trên tạp chí Science Robotics, các nhà khoa học mô tả cách họ sử dụng các nhóm robot để khám phá những địa hình chưa biết.
"Có hai lợi ích khi sử dụng nhiều robot," Philip Arm, nghiên cứu sinh tiến sĩ trong nhóm nghiên cứu do Giáo sư ETH Marco Hutter dẫn đầu, giải thích. "Một robot có thể thực hiện đồng thời các nhiệm vụ chuyên biệt. Hơn nữa, nhờ tính dự phòng, một nhóm robot có thể bù đắp cho sự thất bại của đồng đội. Trong trường hợp này, tính dự phòng có nghĩa là cài đặt thiết bị đo lường quan trọng trên nhiều robot. Nói cách khác, tính dư thừa và tính chuyên môn hóa là hai mục tiêu đối lập nhau. Để tận dụng tối đa cả hai thế giới, bạn phải tìm được sự cân bằng phù hợp. "
Các kỹ sư Thụy Sĩ đang chế tạo robot phù hợp cho các sứ mệnh mặt trăng trong tương lai để tìm kiếm khoáng sản và nguyên liệu thô. Để đảm bảo máy móc có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một trong số chúng bị hỏng, các nhà nghiên cứu đang dạy chúng làm việc theo nhóm. Nguồn: Đại học Zurich/Trung tâm Công nghệ thông tin - MELS
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu từ ETH Zurich, Đại học Basel, Đại học Bern và Đại học Zurich đã trang bị cho hai robot có chân các chuyên gia. Một trong những robot được lập trình để có khả năng lập bản đồ địa hình và phân loại địa chất đặc biệt tốt. Nó sử dụng một máy quét laser và một số camera, một số trong số đó còn có thể thực hiện phân tích quang phổ, để thu thập manh mối ban đầu về thành phần khoáng chất của đá. Một robot chuyên gia khác đã học cách xác định chính xác các loại đá bằng máy quang phổ Raman và máy ảnh kính hiển vi.
Robot thứ ba là rô-bốt có mục đích chung: nó có thể vừa lập bản đồ địa hình vừa xác định đá, nghĩa là nó có phạm vi nhiệm vụ rộng hơn so với rô-bốt chuyên dụng. Tuy nhiên, thiết bị của nó có nghĩa là nó kém chính xác hơn khi thực hiện những nhiệm vụ này. Arm cho biết: “Điều này giúp có thể hoàn thành nhiệm vụ nếu một trong hai robot thất bại”.
Ban giám khảo tại Thử thách Tài nguyên Vũ trụ ESRIC và ESA đặc biệt ấn tượng với các nhà nghiên cứu đã xây dựng tính năng dự phòng vào hệ thống thăm dò của họ để giúp nó có khả năng phục hồi trước những thất bại tiềm ẩn. Như một phần thưởng, các nhà khoa học Thụy Sĩ và các đồng nghiệp của họ từ Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Thông tin FZI ở Karlsruhe đã nhận được hợp đồng nghiên cứu có thời hạn một năm để phát triển hơn nữa công nghệ. Ngoài robot có chân, công trình này cũng sẽ dựa trên kinh nghiệm của các nhà nghiên cứu FZI với những robot như vậy để phát triển robot có bánh xe.
Hendrik Kolvenbach, nhà khoa học cấp cao trong nhóm nghiên cứu của Giáo sư Huth, giải thích: "Các robot bằng chân như ANYmal của chúng tôi hoạt động rất tốt ở địa hình nhiều đá và dốc, chẳng hạn như khi leo xuống miệng núi lửa. Robot có bánh xe tốt hơn trong những tình huống như vậy. Dù có bất lợi, nhưng chúng có thể di chuyển nhanh hơn trên những địa hình ít khó khăn hơn. Do đó, sẽ rất hợp lý khi kết hợp robot với các phương pháp di chuyển khác nhau trong các nhiệm vụ trong tương lai."
Các nhà nghiên cứu cũng có kế hoạch tăng khả năng hoạt động của robot quyền tự chủ. Hiện tại, tất cả dữ liệu từ robot đều chảy vào trung tâm điều khiển, nơi người vận hành phân công nhiệm vụ cho từng robot. Trong tương lai, các robot bán tự động có thể trực tiếp giao một số nhiệm vụ nhất định cho nhau và người vận hành có thể kiểm soát và can thiệp.