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Jul 27, 2023

Robôs com pernas para ajudar na pesquisa planetária

Feifei Qian é o pesquisador principal de uma bolsa da NASA que poderia ajudar significativamente nas explorações planetárias. (Foto/Cortesia de Feifei Qian) Todas as noites, em todo o mundo, as pessoas olham para cima e veem a lua.

Feifei Qian é o pesquisador principal de uma bolsa da NASA que poderia ajudar significativamente nas explorações planetárias.

(Foto/Cortesia de Feifei Qian)

Todas as noites, em todo o mundo, as pessoas olham para cima e veem a lua. Algumas noites, aparece como uma pequena lasca; outras noites, está cheio e ilumina o céu escuro. Do que é feito este satélite? Tem água? Já sustentou vida animal ou vegetal?

Os robôs há muito que ajudam os cientistas a responder a estas e outras questões sobre a Lua e os planetas que enfeitam o nosso sistema solar. No entanto, os rovers de hoje geralmente têm rodas que podem ficar presas no terreno dos planetas, às vezes fazendo com que abortem importantes missões de exploração.

Feifei Qian, professor assistente WiSE Gabilan na Escola de Engenharia USC Viterbi, está liderando um projeto de três anos financiado pela NASA para criar robôs com pernas que possam deslizar mais facilmente através de superfícies geladas, areia com crostas e outros ambientes difíceis de navegar. melhorando significativamente as habilidades dos cientistas para coletar informações de corpos planetários.

O objetivo geral deste esforço é compreender como integrar a tecnologia robótica com a ciência planetária e a ciência cognitiva, para melhorar a exploração de ambientes planetários auxiliada por robôs. Essencialmente, este projeto visa criar robôs e rovers de alta mobilidade de próxima geração que possam mover-se facilmente através de superfícies planetárias e apoiar de forma flexível os objetivos de exploração dos cientistas humanos.

Este projeto emprega robôs “bioinspirados” com pernas, o que significa que sua forma é modelada a partir das habilidades únicas dos animais para se moverem bem em superfícies desafiadoras como areia fofa. Utilizando a mais recente tecnologia de atuadores de “acionamento direto”, esses robôs podem “sentir” o terreno (por exemplo, suavidade da areia, formatos de rochas) com suas pernas. Essa habilidade permite que os robôs com pernas interajam com o ambiente da mesma maneira que os animais, ajustando seus movimentos conforme necessário.

Como afirma o investigador principal Qian, esses robôs são modelados de uma maneira que lhes permite “não apenas imitar a aparência dos animais, mas realmente entender o que torna esses animais bem-sucedidos em diferentes terrenos”.

A capacidade de “sentir” o terreno usando pernas também permite que esses robôs com pernas coletem facilmente informações sobre o ambiente à medida que se movem e ajustem estratégias de exploração com base nessas informações. Integrados com instrumentação científica adicional, esses robôs podem coletar uma grande quantidade de informações úteis enquanto caminham pelas superfícies planetárias.

“Para os muitos ambientes planetários que gostaríamos de explorar, gostaríamos de enviar rovers e robôs para coletar informações antes de enviar humanos”, disse Qian, “Mesmo para ambientes onde é seguro enviar astronautas, os robôs móveis podem integrar instrumentação científica e ajudar a fazer medições precisas enquanto se movimenta.”

Embora os Mars Exploration Rovers e outros robôs tenham sido enviados com sucesso ao espaço, eles normalmente operam com base em uma agenda pré-programada, o que significa que os cientistas e engenheiros humanos precisam inserir instruções detalhadas sobre onde ir e o que fazer, antes dos robôs. 'chegada ao planeta. Como resultado, quando o robô encontra quaisquer cenários inesperados ou descobre quaisquer medições interessantes, ele tem capacidades limitadas para adaptar o seu plano. Isto poderia prejudicar a capacidade dos robôs ou rovers de navegar eficazmente nos novos ambientes, ou mesmo perder oportunidades de fazer descobertas científicas importantes.

O projeto de pesquisa de Qian, LASSIE, que significa Ciência de Superfícies Autônomas com Pernas em Ambientes Analógicos, busca tornar possível que os robôs se movam simultaneamente de forma mais eficaz em vários ambientes enquanto coletam informações sobre eles. Esta informação tem o potencial de permitir aos investigadores compreender mais sobre a aparência destes planetas e como reagem às perturbações. Ao compreender como os cientistas humanos interpretam esta informação e adaptam os seus planos de exploração, os roboticistas e os cientistas cognitivos da equipa LASSIE criarão juntos robôs inteligentes que podem começar a tomar decisões de exploração “como um cientista”. Uma das questões que norteiam esta pesquisa, disse o professor Doug Jerolmack, da Universidade da Pensilvânia, um co-investigador, é “como podemos explorar um robô de forma mais eficiente, para que ele assuma alguns dos encargos da tomada de decisões?”