Dr. Alice Agogino deed onderzoek naar bolvormige, skeletachtige robots die op een dag op Mars of de maan gedropt zouden kunnen worden om informatie te verzamelen en wetenschap te bedrijven, toen ze zich realiseerde dat haar door de NASA gefinancierde technologie ook aardse voordelen zou kunnen hebben. Toen ze een rapport las over de gevaren en het dodental van rampenbestrijding, bedacht Agogino dat haar robots, voorzien van de juiste sensoren, gegevens zouden kunnen verzamelen op de plaats van branden, ongelukken en andere rampen om eerstehulpverleners te helpen bij het inschatten van gevaren zoals giftige gaslekken en het plannen van hun aanpak.
We dachten, wow, als we dit op de maan kunnen doen, kunnen we het ook op aarde doen en levens redden," zei Agogino, die toen directeur was van het Berkeley Emergent Space Tensegrities Lab aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Vervolgens was ze medeoprichter van het in Berkeley, Californië gevestigde Squishy Robotics Inc. Het bedrijf maakt schokbestendige, aanpasbare robots voor openbare veiligheid, militair en industrieel gebruik.
Agogino's robots zien eruit als balvormige skeletten van staven en elastische kabels. Ze beschrijft de structuur als "een spanningsnetwerk" - als een robot valt, wordt de impact verdeeld over het netwerk, waardoor de kracht wordt afgevoerd, volgens het principe van tensegrity. De term tensegrity - afkorting van tensile integrity - werd in de jaren zestig bedacht door architect R. Buckminster Fuller, die geodetische koepels, die ook tensegrity-structuren zijn, populair maakte. Voor NASA is vooral het vermogen om de impact van een lange val te weerstaan interessant, evenals het vermogen van deze structuren om tijdens de reis in elkaar te zakken tot een klein pakketje. Het agentschap kende Agogino en haar UC Berkeley lab Early Stage Innovations (ESI) financiering toe in 2014 voor onderzoek naar mobiliteit van tensegrity robots met behulp van gas stuwraketten.
De 500.000 dollar, meerjarige proof-of-concept ESI-subsidies zijn bedoeld om de ontwikkeling van innovatieve ruimtevaarttechnologieën met een aanzienlijk potentieel te versnellen. De financiering wordt aangeboden via het Space Technology Research Grants programma, dat academische onderzoekers ondersteunt die werken aan ruimtevaartgerelateerde wetenschap en technologie. Agogino en haar team ontwierpen sondes die uit een planetaire baan of groter ruimtevaartuig kunnen vallen, de val met delicate sensoren kunnen overleven en vervolgens over ruw terrein kunnen rollen en springen om missies en wetenschap op andere werelden uit te voeren.
"Denk aan de Mars Curiosity en Perseverance rovers," zei Terry Fong, hoofd robotica in de Intelligent Robotics Group van NASA's Ames Research Center in Californië's Silicon Valley. Fong, die NASA's technische vertegenwoordiger was voor Agogino's subsidie, legde uit dat de rovers voorzichtig naar het Marsoppervlak moesten worden neergelaten met het uitgebreide Sky Crane-systeem. "Met tensegrity robots is de robot zelf het landingsapparaat," zei Fong. "Hij kan een val van heel hoog overleven en doorgaan."
De tensegrity-apparaten kunnen plat worden gevouwen om te reizen - in feite is dat de manier waarop Agogino robots aan klanten levert. Als ze eenmaal uitgevouwen zijn, hangen de instrumenten en sensoren in het midden, beschermd tegen de impact van een val. "Zo bespaar je op wegwerpmassa," zei Fong. "Het is duur en moeilijk om massa in de ruimte te lanceren, dus je wilt dat er meer van wordt gebruikt na de landing, op het oppervlak met wetenschappelijke instrumenten en andere nuttige ladingen." NASA onderzocht ook aardwetenschappelijke toepassingen voor tensegrity robots, die bijvoorbeeld een gletsjer in de gaten kunnen houden die op het punt staat af te breken in de oceaan. "Dat is het soort plek waar je geen mens naartoe wilt sturen, omdat het erg riskant is," zei Fong. "Het hele oppervlak kan instorten. Met een structuur die een val kan overleven en daarna nog steeds mobiel is, zou je een superinstrumenteel plaatsbepalingssysteem hebben." Op aarde of op andere planeten bieden tensegrity robots een gemakkelijkere manier om delicate instrumenten op moeilijk bereikbare plaatsen te plaatsen. Dat is inderdaad het principe achter Squishy Robotics. Agogino en haar team ondervroegen 300 eerstehulpverleners in een proces dat bekend staat als "customer discovery".
Foto: Squishy Robotics Inc.
Voor deze klanten plaatst Squishy Robotics nu geminiaturiseerde chemische gassensoren in de tensegrity robot die door vliegtuigen kan worden gedropt om metingen te doen in een gebied voordat brandweerlieden naar binnen gaan. Momenteel biedt het bedrijf alleen stationaire robots aan, maar Agogino en haar team werken aan mobiele modellen. De gegevens die deze robots verzamelen, kunnen de brandweerlieden helpen beslissen of zij een uitrusting voor gevaarlijke stoffen moeten dragen, wat tot een uur voorbereidingstijd kan leiden - een vertraging die alleen de moeite waard is als het noodzakelijk is. Squishy Robotics heeft samengewerkt met enkele van de grootste brandweerkorpsen, waaronder Southern Manatee Fire and Rescue in Florida, het Tulsa Fire Department in Oklahoma en het San Jose Fire Department in Californië. Het bedrijf heeft ook wederverkoopovereenkomsten gesloten met verschillende distributeurs.
Agogino's tensegrity robots zouden ook kunnen helpen bij het onschadelijk maken van bommen of het bewaken van gas- en elektriciteitsleidingen. Wildbrandpreventie is een ander opkomend gebied voor Squishy Robotics. Tensegrity-robots zouden risicogebieden kunnen bewaken, de autoriteiten helpen reageren op meldingen en ervoor zorgen dat kleinere branden volledig zijn geblust. "De vroege detectie van bosbranden is cruciaal", zegt Agogino, "want veel van de bosbranden die zijn uitgegroeid tot razende vuurstormen hadden voorkomen kunnen worden als ze vroegtijdig waren ontdekt."
Agogino is nu met emeritaat en ging in december met pensioen bij Berkeley, waardoor ze meer tijd kan besteden aan Squishy Robotics. NASA's Fong zei dat hij blij was dat Agogino in staat was de tensegrity robottechnologie te ontwikkelen. "Wij geloven dat deze robots unieke doelen kunnen dienen voor de ruimte," zei hij. "Ze zag duidelijk een manier om ook op aarde een grote impact te hebben."
NASA heeft een lange geschiedenis van technologieoverdracht naar de particuliere sector. De Spinoff-publicatie van het agentschap geeft een profiel van NASA-technologieën die zijn omgezet in commerciële producten en diensten en toont de bredere voordelen van de Amerikaanse investeringen in het ruimtevaartprogramma. Spinoff is een publicatie van het Technology Transfer programma in NASA's Space Technology Mission Directorate (STMD).
Bron: NASA
