هلیوس؛ ربات چهاربازو که می‌خواهد وظایف تکراری فضانوردان را برعهده بگیرد

در محیط ریزگرانش، مفاهیمی مانند راه رفتن یا حفظ تعادل عملاً معنایی ندارند. همین موضوع باعث شده طراحی ربات‌هایی که قرار است در فضا فعالیت کنند، به‌جای تقلید از بدن انسان زمینی، به سمت سازگاری کامل با شرایط بی‌گرانش حرکت کند. هلیوس، ربات جدید شرکت اوربیت رباتیکس (Orbit Robotics)، دقیقاً بر همین اساس ساخته شده است: سامانه‌ای چهاربازو که به‌جای جابه‌جایی، خود را تثبیت می‌کند و هم‌زمان عملیات انجام می‌دهد.

اوربیت رباتیکس، شرکت دانش‌بنیان منشعب از دانشگاه فدرال فناوری زوریخ، ربات هلیوس را بر پایه‌ی اصلی ساده طراحی کرده است: اگر محیط کار گرانش ندارد، طراحی بدن نیز نباید براساس گرانش زمین انجام شود. نتیجه، رباتی چهار‌دست‌وپا است که در نگاه اول شاید غیرمعمول به نظر برسد، اما از نظر مهندسی یکی از منطقی‌ترین رویکردهای سال‌های اخیر در حوزه رباتیک فضایی به شمار می‌رود.

در طراحی هلیوس، چهار بازو نقش‌های مکمل دارند. دو بازو وظیفه اتصال و تثبیت ربات روی سطوح داخلی فضاپیما یا ایستگاه فضایی را بر عهده دارند و دو بازوی دیگر برای انجام عملیات به کار می‌روند؛ از جابه‌جایی محموله‌ها و کار با ابزارها تا انتقال تجهیزات. تقسیم وظیفه به ربات امکان می‌دهد هم‌زمان هم پایدار بماند و هم عملیات انجام دهد؛ قابلیتی که در سامانه‌های دو‌دست و دو‌پا در ریزگرانش به‌سختی قابل دستیابی است.

در ساختار حرکتی بازوها از موتورهای سنگین در هر مفصل استفاده نشده است. به گفته‌ی شرکت، سامانه‌ای مبتنی بر تاندون، شامل کابل و قرقره، باعث می‌شود موتورهای اصلی در ناحیه شانه متمرکز شوند و نیرو از طریق کابل‌ها به مفاصل منتقل شود. این رویکرد وزن انتهایی بازوها را کاهش می‌دهد و در عین حال دامنه‌ی حرکت را حفظ می‌کند. همچنین، استفاده از مفصل آرنج با تماس غلتشی، حرکت را نرم و کنترل‌شده نگه می‌دارد. جزئیات در ظاهر کوچک‌اند، اما در ریزگرانش اهمیت بالایی دارند، زیرا هر تکان ناگهانی می‌تواند تعادل ربات و وسایل در حال جابه‌جایی را بر هم بزند.

پیش از هلیوس، همین تیم ربات ایکاروس را ساخته بود؛ بستری آزمایشی برای بررسی کنترل از راه دور، یادگیری تقلیدی و دست‌کاری دو‌دستی. این پروژه نقش آزمایشگاهی مهمی در شکل‌گیری معماری نهایی هلیوس داشت.

اوربیت رباتیکس تأکید می‌کند که هدف این فناوری جایگزینی فضانوردان نیست، بلکه کاهش حجم کارهای تکراری و آزادسازی زمان آن‌ها برای فعالیت‌های علمی است؛ از پژوهش‌های زیستی و مطالعات مربوط به پیری گرفته تا درمان سرطان و زیست‌چاپ اندام در شرایط ریزگرانش.

در حال حاضر بخش زیادی از زمان کاری خدمه در ایستگاه فضایی بین‌المللی صرف نگهداری و تعمیرات می‌شود؛ حدود ۳۵ درصد که رقم قابل‌توجهی است. با توجه به برآوردهایی که هزینه هر ساعت کاری فضانورد را حدود ۱۴۰هزار دلار تخمین می‌زند، انجام وظایف ساده‌ای مانند جابه‌جایی تجهیزات یا سامان‌دهی محموله‌ها به یکی از پرهزینه‌ترین بخش‌های مأموریت‌های فضایی تبدیل شده است.

به‌گزارش نیواطلس، هلیوس برای انجام وظایف ساده به تصمیم‌گیری پیچیده نیاز ندارد. کافی است در مسیری محدود حرکت کند، در نبود گرانش پایدار بماند و اشیا را با دقت جابه‌جا کند؛ دقیقاً مطابق همان کاری که برای آن طراحی شده است.

اگرچه تمرکز اولیه ربات بر عملیات داخلی است، اوربیت رباتیکس کاربردهای گسترده‌تری را نیز هدف گرفته است؛ از سرویس‌دهی به ماهواره‌ها تا ساخت‌وساز در مدار. با کاهش هزینه پرتاب به‌واسطه برنامه‌هایی مانند استارشیپ، انتظار می‌رود تعداد ایستگاه‌های مداری و زیستگاه‌های تجاری افزایش یابد و هر یک به سامانه‌های نگهداری، لجستیک و جابه‌جایی نیاز پیدا کنند.

در چنین چشم‌اندازی، سامانه‌های خودکار نقش پررنگ‌تری پیدا می‌کنند؛ همان‌طور که پیش‌تر فضاپیماهای بدون سرنشین مأموریت‌هایی از مریخ تا مرزهای منظومه شمسی را با موفقیت انجام داده‌اند.

در همین زمان، داده‌های علمی درباره اثرات بلندمدت حضور انسان در فضا نیز رو به افزایش است. قرار گرفتن طولانی‌مدت در مدار با آسیب‌های ناشی از تابش، کاهش تراکم استخوان، اختلالات بینایی و تغییرات شناختی ناشی از جابه‌جایی مایعات در مغز همراه است.

یافته‌ها باعث شده برخی پژوهشگران این پرسش را مطرح کنند که توجیه حضور گسترده انسان در فضا تا چه اندازه پایدار است. در مقابل، پیشرفت رباتیک و هوش مصنوعی این دیدگاه را تقویت کرده که ماشین‌ها می‌توانند با هزینه کمتر و ریسک پایین‌تر، بخش بزرگ‌تری از مأموریت‌ها را بر عهده بگیرند.

اوربیت رباتیکس همچنان هلیوس را شریک کاری فضانوردان معرفی می‌کند، نه جایگزین آن‌ها. با‌این‌حال، منطقی که به طراحی رباتی بدون پا منجر شده است، یک پرسش بنیادی‌تر را نیز پیش می‌کشد: آیا بدن انسان واقعاً مناسب‌ترین وسیله برای حضور و فعالیت در فضا است؟