Crédito de imagen: ESA
¿Un enjambre de robots que cooperen algún día explorarán algunos de los mundos más intrigantes del sistema solar? James Law, un ingeniero que es estudiante de doctorado en la Open University, apoya la idea de que el uso de equipos completos de exploradores robóticos que trabajan juntos ofrece ventajas distintas, especialmente cuando se trata de abordar los desafíos que presentan los cuerpos remotos como Europa y Titán. En una presentación el miércoles 31 de marzo en la Reunión Nacional de Astronomía de la Royal Astronomical Society en la Open University, revisará algunas ideas actuales sobre tecnología de robots cooperativos y sugerirá cómo podría aplicarse a una misión Titán con un concepto para ' Domina el robot que controla un grupo de 'esclavos'.
De los 17 aterrizadores enviados para investigar Marte, solo 5 han sobrevivido para realizar sus misiones. A pesar de esto, los científicos ya están buscando sus próximos objetivos planetarios, con la luna Titán de Saturno y la luna Europa de Júpiter como distintas posibilidades. Dadas las grandes distancias involucradas y las condiciones climáticas extremas, ¿cómo se puede aumentar la probabilidad de una misión robótica de superficie exitosa? Aunque los robots robóticos se han convertido en la opción preferida sobre los módulos de aterrizaje estáticos, debido a su mayor versatilidad, la adición de sistemas de movimiento aumenta su peso y reduce la fiabilidad de estos mecanismos ya complejos.
Ventajas del trabajo en equipo.
Una alternativa, propuesta en 1989 por Rodney Brooks del Instituto de Tecnología de Massachusetts, finalmente está llegando a buen término: la idea de reemplazar los rovers solitarios con enjambres de robots cooperativos. Con un equipo científico distribuido uniformemente entre ellos, cada vehículo puede hacerse más pequeño, más ligero y menos complejo. Estos robots pueden trabajar juntos o de forma independiente para completar los objetivos de la misión.
Este enfoque tiene varias ventajas distintas. Los costos de lanzamiento podrían reducirse y lograr aterrizajes suaves mediante la entrega de cargas útiles más ligeras. Se mejora la robustez, ya que una falla crítica en cualquier móvil se aísla del resto. Aunque perder un vehículo móvil puede restringir las capacidades del enjambre, no es probable que termine la misión. De hecho, en muchos casos el rover afectado aún podrá desempeñar un papel útil, aunque limitado.
Los enjambres robóticos permiten una variedad de nuevas misiones, como mediciones simultáneas en áreas amplias, útiles en el monitoreo del clima y el sondeo sísmico, o múltiples experimentos realizados simultáneamente por diferentes robots. Los rovers también pueden trabajar juntos para acceder a áreas de mayor interés científico, por ejemplo, acantilados. James Law cita a David Barnes de la Universidad de Gales en Aberystwyth, que está desarrollando un enjambre de aerobots, robots voladores que podrían usarse para mapear el terreno o desplegar micro rovers más pequeños. Otro beneficio del uso de pequeños rovers cooperativos es que pueden lanzarse robots adicionales e integrarse en el enjambre para extender una misión, permitiendo nuevos experimentos o el reemplazo de rovers perdidos y dañados.
Robots para Titán
En su charla, James Law presentará su propia visión para una misión a Titán. Aunque tenemos que esperar a que la sonda Huygens, debido a que aterrice en Titán a principios del próximo año, descubra la verdadera naturaleza de la superficie de Titán, es probable que se mezcle. "En esta situación, una configuración de robot maestro-esclavo con una variedad de modos de transporte podría ser favorable", sugiere. Un módulo de aterrizaje "Maestro" que suministra energía y comunicaciones proporciona un puesto avanzado para una serie de pequeños rovers y globos "Esclavos". El módulo de aterrizaje estaría equipado con una gama de paquetes científicos, que podría distribuir entre sus robots esclavos dependiendo del entorno alrededor del sitio de aterrizaje. Estos robots subordinados pueden actuar de manera cooperativa, por ejemplo, para cavar e imaginar una trinchera para investigar sus capas geológicas, o por sí mismos, analizar o recolectar muestras y devolverlas al módulo de aterrizaje para un análisis más profundo. Los rovers volverían al módulo de aterrizaje para recargar sus baterías y cambiar sus cargas científicas. Los robots capaces de operar en un entorno líquido podrían dispersarse en cualquier mar Titán para medir el movimiento de las olas, tal vez en globo, y luego sacrificarse, "ahogándose", para medir condiciones debajo de la superficie ".
Explorando Europa
Entre los esquemas propuestos por otros que James Law revisará se encuentra uno para la exploración de Europa, ideado por Jeff Johnson de la Open University y Rodney Buckland de la University of Kent. Se trata de robots IMAging de autoorganización, o soimars, pequeños robots con forma de cubo, cada uno con un dispositivo de imagen de un solo píxel (como un fotodiodo) y con un peso de tan solo 10 gramos. Cada uno puede comunicarse con sus vecinos y es capaz de moverse en el agua, utilizando pequeños tornillos de propulsión. Un enjambre de estos pequeños robots podría desplegarse en un océano subsuperficial en Europa para obtener imágenes del medio ambiente.
Una nave de transporte que contenía instalaciones de comunicaciones y energía aterrizaría en la corteza de hielo de Europa y liberaría un dispositivo de penetración de hielo que contiene los soimars. Este dispositivo perforaría el hielo y liberaría los soimars en el océano. Los soimars luego se autoorganizan en una pila, alineando sus dispositivos de imágenes. Al nadar cooperativamente, la pila explora un área debajo del hielo. Si falla un solo dispositivo de imagen, el soimar defectuoso simplemente se libera y el enjambre se reorganiza para formar una matriz libre de errores. Esto también permite que más soimars, tal vez de aterrizadores posteriores, se unan al enjambre y mejoren la resolución de la imagen. En esta configuración, los soimars están físicamente unidos entre sí. Un uso alternativo sería equiparlos con sensores táctiles y hacerlos nadar como una nube dispersa a lo largo del fondo del océano, mapeando su elevación. Se ha desarrollado una simulación en la Open University para demostrar el comportamiento autoorganizador del enjambre.
Una fuerza laboral mecánica para Marte
El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) tiene investigaciones en curso sobre equipos cooperativos de robots, incluidos equipos de trabajo robótico para transportar artículos grandes, equipos de excavación robótica y robots que pueden descender unos a otros por escarpados acantilados. Un objetivo de este trabajo en JPL es desplegar una fuerza de trabajo robótica en Marte para construir instalaciones de minería y refinación, que proporcionarán combustible para futuras misiones humanas. Con propuestas para aterrizar hombres en Marte, y eventualmente ubicaciones más distantes, estos equipos de trabajo robótico serán indispensables tanto para investigar los destinos como para crear puestos de avanzada para apoyar nuestra llegada.
Fuente original: Comunicado de prensa de RAS
