Un robot "a gambe" che naviga in un paesaggio planetario-analogico a White Sands Dune Field nel New Mexico. Credito:Ryan Ewing
Oggi la NASA utilizza rover su ruote per navigare sulla superficie di Marte e condurre la scienza planetaria, ma la ricerca che coinvolge gli scienziati della Texas A&M University testerà la fattibilità di una nuova tecnologia di esplorazione della superficie:i robot ambulanti.
Ryan Ewing, Robert R. Berg Professor presso il Dipartimento di Geologia e Geofisica del Texas A&M e Marion Nachon, ricercatrice associata in geologia e geofisica, sono co-ricercatori del progetto supportato dalla NASA e guidato da Feifei Qian, un WiSE Gabilan Assistant Professor presso la University of Southern California Viterbi School of Engineering. Lo scopo della ricerca è creare e testare robot a piedi, o "a gambe", che potrebbero scivolare più facilmente attraverso superfici ghiacciate, sabbia incrostata e altri ambienti difficili da navigare, migliorando così significativamente le capacità degli scienziati di raccogliere informazioni dai corpi planetari .
Sebbene i Mars Exploration Rover e altri robot siano stati inviati con successo nello spazio, in genere operano sulla base di programmi preprogrammati che richiedono a scienziati e ingegneri umani di inserire istruzioni dettagliate su dove andare e cosa fare prima dell'arrivo dei robot al pianeta. Di conseguenza, quando il robot incontra scenari inaspettati o scopre misurazioni interessanti, ha capacità limitate per adattare il suo piano. Ciò può ostacolare il modo in cui robot e rover navigano in nuovi ambienti o addirittura fargli perdere opportunità scientifiche.
Ewing afferma che una maggiore comprensione di come integrare la tecnologia robotica sia con la scienza planetaria che con la scienza cognitiva migliorerà l'esplorazione assistita da robot degli ambienti planetari. Questo progetto mira a testare robot di nuova generazione ad alta mobilità in grado di muoversi agilmente attraverso le superfici planetarie e supportare in modo flessibile gli obiettivi di esplorazione scientifica.
"Condurremo questa ricerca in due siti analoghi planetari chiave che presentano gradienti ben definiti nei tipi di suolo dalla sabbia croccante a White Sands Dune Field, NM, alle miscele di rocce ghiacciate a Mt. Hood, Oregon", ha spiegato Ewing. "Il nostro obiettivo è integrare robot con gambe ad alta mobilità con tecnologie di rilevamento del terreno incorporate e modelli decisionali umani cognitivi per studiare le proprietà geotecniche di questi suoli."
Il progetto impiega robot "bio-ispirati" con gambe, il che significa che la loro forma è modellata sulle capacità uniche degli animali di muoversi bene su superfici difficili come la sabbia soffice. Utilizzando la più recente tecnologia di attuazione "a trazione diretta", questi robot possono "sentire" il terreno (ad esempio, la morbidezza della sabbia e le forme delle rocce) attraverso le gambe. Questa capacità consente ai robot con le gambe di interagire con l'ambiente allo stesso modo degli animali, regolando i propri movimenti secondo necessità.
Come dice Qian, questi robot sono modellati in un modo che consente loro "non solo di imitare l'aspetto degli animali, ma di capire davvero cosa rende questi animali di successo su diversi terreni".
La capacità di "sentire" il terreno utilizzando le gambe consente inoltre a questi robot di raccogliere facilmente informazioni sull'ambiente mentre si muovono e di regolare le strategie di esplorazione in base a queste informazioni.
"Lavoreremo per determinare in che modo l'attrito e l'erodibilità di diversi suoli sono influenzati da croste superficiali, suoli rocciosi e contenuto di ghiaccio", ha spiegato Ewing. "Dispiegheremo i robot con gambe ad azionamento diretto per mappare la forza del suolo in due siti che sono come i paesaggi sulla Luna, su Marte e su altri mondi. Misureremo simultaneamente i parametri ambientali che controllano la forza del suolo, comprese la dimensione e la forma delle particelle, l'umidità del suolo, composizione chimica e contenuto di ghiaccio."
Mentre gli scienziati continuano ad aspirare ad esplorare gli ambienti planetari, Qian osserva che i vantaggi dell'invio di robot e rover nelle missioni iniziali per raccogliere informazioni prima di inviare gli esseri umani sono significativi.
"Anche per gli ambienti in cui è sicuro inviare astronauti, i robot mobili possono integrare la strumentazione scientifica e aiutare a effettuare misurazioni precise mentre ci si sposta", ha affermato Qian.
Il gruppo di ricerca comprende anche scienziati dell'Università della Pennsylvania, del Georgia Institute of Technology e del Johnson Space Center della NASA.
"Questa è la squadra dei sogni e un'occasione molto rara per riunire una squadra con tutti i componenti in un unico progetto", ha detto Qian. + Esplora ulteriormente
