Explorando nuevos mundos con el Open ATV Project de la NASA

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA ha adaptado el diseño del vehículo todo terreno marciano para que pueda crear algo similar en su garaje

Tengo una relación particular con los rovers de Marte del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. Realmente disfruté mirando las fotografías del Sojourner , metiendo la nariz en las piedras, y todavía me pregunto si logró rodear el módulo de aterrizaje de Mars Pathfinder después de que se perdió la conexión con él . Mi corazón se rompió después de que el Espíritu se callara, y Opportunity continuó inspirándome, después de haber trabajado tanto tiempo después del final planeado de la misión, incluso cuando una tormenta de polvo amenaza con matarlo de hambre. En particular, recuerdo muy bien lo descabellada que parecía la idea de dejar caer la Curiosidad a la superficie desde una grúa robótica, y lo asombrada que estaba al observar el progreso sin problemas de la operación desde la sala de prensa en el laboratorio.

No soy el único que piensa que los vehículos todo terreno de JPL son increíblemente buenos, y muchos otros aficionados a los vehículos todo terreno molestaron al laboratorio con las solicitudes de crear un vehículo todo terreno pequeño y lindo que se pudiera construir en casa. JPL había estado trabajando en esto durante bastante tiempo y acababa de anunciar la creación del producto final como parte del proyecto de vehículo todo terreno de código abierto y su lema "¡Robots espaciales para todos!"


ATV de código abierto (Wok) de JPL

Un equipo muy pequeño desarrolló un vehículo todo terreno de código abierto en JPL: dos estudiantes internos y el jefe del proyecto. Recibieron la ayuda de experimentados ingenieros de robótica de laboratorio. El objetivo era hacer algo asequible y económico, porque el proyecto educativo anterior del laboratorio, llamado ROV-E, no solo era increíblemente popular, sino también extremadamente costoso: costaba más de $ 30,000. El objetivo del proyecto wok era reducir el costo en al menos un orden de magnitud, mantenga la utilidad del dispositivo, hágalo atractivo y fácil de crear; todo esto en solo 10 semanas.

Tuvieron éxito: desarrollaron un esquema según el cual es posible ensamblar un robot a partir de piezas disponibles y terminadas que se venden en las tiendas, por solo $ 2500. El sistema de accionamiento wok está diseñado a imagen de Curiosity, cuando seis ruedas independientes están montadas de forma giratoria en una suspensión oscilante que puede superar obstáculos. El taladro láser anterior fue reemplazado por una pantalla programable, lo siento, pero estos son requisitos de seguridad. Y aunque el robot no tiene autonomía incorporada, el laboratorio anima a los entusiastas a trabajar juntos para crear funciones adicionales del robot, tanto en términos de equipos como de software.

JPL estima que construir un robot debería tomar alrededor de 200 horas-hombre, y aunque las herramientas eléctricas siempre serán útiles, como mínimo solo necesita un taladro, un dremel, un soldador, algunas otras herramientas simples, una introducción básica a Linux y Python, y posiblemente un amigo de seguridad, si nunca antes has hecho algo como esto. La documentación publicada en GitHub parece bastante completa, e incluso se ha organizado un foro donde los chicos de JPL responden preguntas. Logramos entrevistar a uno de ellos: fue Mick Cox, jefe del equipo de Internet de las cosas en JPL, quien también dirigió la creación del wok.

IEEE Spectrum : ¿Qué te llevó a desarrollar el wok? ¿De dónde vino el proyecto, qué están haciendo las personas involucradas en JPL?

Mick Cox : El wok se basa en parte en el proyecto educativo JPL conocido como ROV-E (vehículo educativo con control remoto), que ha ido a museos, escuelas y varios eventos para aumentar el interés de las personas en la robótica y la exploración espacial. La gente nos preguntaba constantemente si podíamos ofrecer esquemas para el autoensamblaje del robot, pero el ROV-E era un poco complicado y costoso. Queríamos lanzar un nuevo vehículo todo terreno, que un equipo de estudiantes de secundaria podrá recolectar no más de $ 2500. Este proyecto es un vehículo todo terreno de código abierto.

¡Esperamos que al publicar los planes del vehículo todo terreno, podamos inspirar a una nueva generación de ingenieros, robótica y científicos construyendo nuestro propio vehículo todo terreno marciano! Lideré este proyecto, pero en general trabajo en JPL como especialista en procesamiento de datos y lidero el proyecto de Internet de las cosas. Durante 10 semanas, dos estudiantes y yo desarrollamos, construimos y documentamos un vehículo todo terreno. Uno de ellos (Eric Jankins) fue contratado por el personal del laboratorio, y ahora él ayuda en nuestro grupo de prototipos de robótica. La otra (Olivia Lofaro) todavía está estudiando, y ahora trabaja como pasante en Google X.



Describa cómo estaba avanzando el desarrollo del esquema de vehículos todo terreno. ¿Cuáles fueron las prioridades, qué tan diferente es la versión final del concepto?

Había muy pocos requisitos estrictos:

• Una suspensión oscilante similar a las utilizadas en vehículos todo terreno marcianos.
• Tracción en las 6 ruedas y dirección en la esquina [dirección en la esquina], similar a la utilizada en vehículos todo terreno marcianos.
• Completamente ensamblado a partir de piezas terminadas vendidas en tiendas, o aquellas que se pueden imprimir en una impresora 3D.
• Cuesta menos de $ 2500.
• Apariencia atractiva.

La primera versión del circuito se basó en tuberías de plástico y juntas impresas en una impresora 3D. Lo tachamos después de que los ingenieros expresaron dudas sobre la fiabilidad del robot creado a partir de dichos materiales. El segundo esquema cambió a perfiles de aluminio con agujeros de montaje, pero la geometría de las patas no fue suficiente para escalar obstáculos. El tercer esquema final, bajó el cuerpo y optimizó la geometría de las piernas, lo que permite que el vehículo todo terreno conquiste obstáculos más agresivos. Las tres iteraciones tomaron alrededor de 6 semanas.

En comparación con otros proyectos de robots orientados a la escuela, este parece bastante desalentador. ¿Cómo presentarlo a los estudiantes sin experiencia en robótica para convencerlos de que pueden hacer frente?

Nuestro proyecto siempre ha estado destinado a estudiantes de secundaria y superiores, y lo recordamos al crear instrucciones muy detalladas. Allí, cada paso de ensamblaje se describe en detalle, y no solo cómo ensamblar el robot, sino también por qué se tomó exactamente esa decisión de ingeniería. Se enumera cada una de las habilidades necesarias para su ensamblaje (soldadura, habilidades básicas de ensamblaje, búsqueda de errores en la electrónica), y hemos recopilado enlaces a materiales educativos en Internet, que, en nuestra opinión, serán útiles para adquirir estas habilidades. Además, probamos nuestra documentación ensamblando un robot junto con varios equipos de escolares que no tenían experiencia previa en robótica. Todos los equipos hicieron frente a la asamblea. Este vehículo todo terreno debe enseñar muchos aspectos críticos de la robótica: ingeniería mecánica, diseño asistido por computadora, fabricación, ingeniería eléctrica, desarrollo de programas. La combinación puede sonar aterradora, pero muchos de los proyectos existentes en el campo de la robótica no brindarán esa experiencia en todas estas áreas a la vez.



¿Qué crees que la gente hará con los vehículos todo terreno después de la construcción? ¿Qué actualizaciones interesantes puedes inventar para él?

¡Esperamos que las personas amplíen las capacidades del robot y las transmitan a la comunidad! Observaríamos con interés las mejoras que reducen el costo del robot, pero conservan la misma suspensión y las mismas capacidades de manejo. Además, esperamos aumentar las oportunidades mediante la instalación de cámaras, acelerómetros, sensores e instrumentos científicos, brazos robóticos, paneles solares, nuevos métodos de control y ¡todo lo que se te ocurra!

¿Qué recomiendas a los escolares que, después de ensamblar un robot así, quieren trabajar, por ejemplo, en JPL?

¡Lo mejor que puede hacer es continuar haciendo esto, practicar, crear cosas buenas! Realmente nos gusta ver cómo más y más equipos están apareciendo en todo el mundo interesados ​​en la robótica, y es genial que el umbral para ingresar a esta área haya disminuido tanto. JPL tiene muchos programas de práctica, especialmente en el verano. Estamos constantemente en busca de una nueva generación de investigadores y constructores.