עולם המים

חוקרי המחלקה לביו רובוטיקה בפקולטה למדעי המחשב  של    Carnegie Mellon University בפנסילבניה קיבלו ביולי 2020 משימה דחופה, לפתח בתוך זמן קצר רובוט מיוחד למשימות תת מימיות המצריכות תנועה בשטחים קטנים, צרים וסבוכים. בחודש מרץ האחרון, שמונה חודשים אחרי שהחלו בפיתוח,  הציגו מדעני האוניברסיטה בבריכת הניסוי שלהם את ה HUMRS – Hardened Underwater Modular Robot Snake , רובוט ימי בצורת נחש, בעל יכולת עבירות גבוהה ומודולרי מבחינת המערכות שהוא יכול לשאת. בהדגמה שערכו לאנשי משרד ההגנה האמריקני שהזמין את הפרויקט, הציג  הרובוט יכולות תנועה במים, תוך שהוא מתמרן בין מעברים צרים, כולל מעבר פינות של 90 מעלות.

“ה  HUMRS מיועד לבדיקת כלי שיט במים במטרה לאתר תקלות בשלב מוקדם ככל האפשר, במיוחד בשטחים קשים לגישה” מספר מאט פישר ממכון ARM – Advanced Robotics for Manufacturing  שמימן מטעם מדינת פנסילבניה את הפרויקט עבור הצי האמריקני. “ה  HUMRS יכול לבדוק כמעט כל אובייקט מתחת למים : ספינות, צוללות, מתקני תשתית, צינורות נפט ובארות קידוח. כיום לצי האמריקני  יש בעיה לבדוק את גוף הספינות מתחת למים. הן נמצאות בלב ים, רחוק מאד מנמלים ולמעשה מבצעות עבודות תחזוקה בסיסיות בלבד על פי נהלים או לפתור בעיות שצצות תוך כדי. בכדי לבצע סריקה יסודית נדרשים לכך צוללנים מקצועיים וזה משאב בעייתי מאד בלב ים”.

הרובוט עצמו בנוי בצורה מודולרית. הגוף מכיל מספר פרקים מתקפלים וגמישים שבכל אחד מהם מערכת אחרת : מנוע , מדחפים, מצלמה. בקצה הרובוט ניתן להרכיב מערכות מתחלפות בהתאם למשימה.

“למרות הביצועים המרשימים שלו והיכולת לנוע ולחקות תנועת נחש, יש לנו עדיין עוד מקום להשתפר בתחום הזה”, סיפר לאתר WIRED האווי צ’וסט, שעמד בראש צוות הפיתוח מטעם האוניברסיטה.  במהלך הפיתוח בנו החוקרים מודל מכני של תנועת נחש, בכדי להגיע לרמת דיוק גבוהה ככל האפשר בתנועה בכל הממדים. לצורך כך  מצויד הרובוט במנוע מרכזי שמניע אותו קדימה, ומספר מדחפים קטנים לכל אורך הגוף שמייצבים אותו ומאפשרים לו תנועה ישרה או פניות חדות בשעת הצורך. בנוסף, הוא מסוגל לבצע סיבוב בורג של 360 מעלות במקום סביב עצמו.

הדמייה של כלי שייט אוטונומי MANTA RAY
איור: DARP

מאט פישר שמכיר היטב את תחום תחזוקת כלי שיט כטכנאי תחזוקה במערך הצוללות של ארצות הברית סיפר בראיון לאתר TECHXPLORE : “זחלתי למספיק מחילות בצוללת כדי לדעת עד כמה זה קשה ומורכב. רובוט כזה יכול לבחון את החלקים שמתחת למים, כולל חללים צרים וקטנים, למפות אותם ולהתריע על תקלות. הצוות מקבל תמונה ברורה של מצב הספינה ועל בסיס זה הוא יכול  לקבל החלטות. אם למשל יש תקלה שמצריכה הגעה לחוף  ועלייה למיבדוק, המספנה יכולה להתכונן מבעוד מועד לטיפול בתקלות הללו. זה חוסך שבועות וחודשים של עבודה על איתור תקלות, משפר מאד את מערך התחזוקה ובפועל ,מאריך חיים לכלי שייט”.

שימוש נוסף של ה HUMRS הוא בתחזוקה שוטפת של צינורות ארוכים, ביבשה או בים. ב 2017, נוסתה גרסה מוקדמת שלו בסיוע לכוחות ההצלה ברעידת האדמה במכסיקו סיטי, שם הוא הוכנס לחללים צרים בין ההריסות במטרה לאתר ניצולים. חוקרי האוניברסיטה הציגו את היכולת שלו גם בתוכנית האירוח של ג’ימי פאלון, כשהרובוט מטפס על גופו של המגיש תוך כדי שידור.

“כשעבדנו על הגרסה הימית של הנחש, הבנו שכל הפיסיקה משתנה, ולכן התנועה צריכה להיות אחרת. אם בגרסה היבשתית יש מנועים שמחקים את תנועת הפיתולים של הנחש והחיכוך שלו בקרקע ובכך מאפשרת את התנועה קדימה, הרי שבמים אין בה צורך. לכן בחרנו בפתרון המדחף שמאפשר לנו תנועה חלקה יותר קדימה עם יעילות גדולה יותר”, אומר צ’וסט.

המערכות המבצעיות שצפויות להיות משולבות על גבי ה Manta Ray מגוונות מאד : פריסת מוקשים תת מימיים, נשיאת מערכות סונאר לגילוי צוללות, פריסת חיישנים על פני קרקעית הים ואפילו רכיבי לוחמה אלקטרונית. ב 2023 עומד הצי האמריקני לקלוט לראשונה את הצוללות האוטונומיות  ORCA, שאמורות לשהות מתחת למים עד 90 יום. ב DARPA מבקשים להגדיל משמעותית את היכולת הזו במטרה להרחיב את היכולות המבצעיות.

רובוט נחש ימי HUMRS
צילום: Carnegie Mellon University

 תחום הביו רובוטיקה הולך וצובר בשנים האחרונות תאוצה רבה. DARPA, רשות המחקר והפיתוח של משרד ההגנה האמריקני, יצאה ב 2020 בקול קורא לפיתוח כלי שיט אוטונומי המחקה את חתול הים, המנטה. הפרויקט Manta Ray ,אמור להיות כלי שיט תת מימי אוטונומי בעל זמן שהיה ארוך מתחת למים, ובעל יכולת בינה מלאכותית להתמודדות עם תקלות ומצבים בלתי צפויים.  לאחר סינון ראשוני של ההצעות נבחרו שלוש חברות לבנות אבטיפוס: Northrop Grumman Systems Corp., Martin Defense Group LLC  ו  Metron Inc.

בדרישות המבצעיות שהציגה DARPA  ה Manta Ray אמור לפעול זמן ארוך במים ללא הזדקקות לתדלוק או טיפול. אחת הדרישות המעניינות בפרויקט הזה היא יכולת לנצל משאבי ים לצורך הפעלת הכלי. ב DARPA כינו את היכולת Energy-Harvesting. היעד הטכנולוגי הוא לבנות כלי שיוכל לפעול במשך חודשים מתחת למים. לצורך בניית הרכיב הזה נבחרה חברת METRON. התכנון הוא להטעין את סוללות הכלי בעזרת אנרגיית התנועה של המים. ארצות הברית כבר פיתחה מספר טכנולוגיות כאלה שמשולבות בכלים על מימיים כמו למשל  ה WAVE GLADER,  סירה אוטונומית שמשלבת קצירת אנרגיה משני מקורות טבעיים : סולארי וימי- דרך תנועת הגלים.


תמונת כותרת: סירת WAVE GLADER
בעלת יכולת “קצירת אנרגיה” עצמאית
צילום: Liquid Robotics

אמיר בר-שלום

תגובות סגורות