Explorer de nouveaux mondes avec le projet Open ATV de la NASA

Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a adapté la conception du véhicule tout-terrain martien afin que vous puissiez créer quelque chose de similaire dans votre garage

J'ai une relation particulière avec les rovers martiens du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. J'ai vraiment apprécié de regarder les photos du Sojourner , de piquer son nez sur les pierres, et je me demande toujours s'il a réussi à contourner l'atterrisseur Mars Pathfinder après la perte de la connexion avec lui . Mon cœur s'est brisé après la fermeture de l' Esprit , et Opportunity a continué de m'inspirer, après avoir travaillé si longtemps après la fin prévue de la mission, même lorsqu'une tempête de poussière menace de la mourir de faim. En particulier, je me souviens très bien à quel point l'idée de faire tomber la Curiosity à la surface d'une grue robotisée semblait folle et à quel point j'étais étonné d'observer le déroulement sans problème de l'opération depuis la salle de presse du laboratoire.

Je ne suis pas le seul à penser que les véhicules tout-terrain du JPL sont incroyablement bons, et de nombreux autres amateurs de véhicules tout-terrain ont dérangé le laboratoire avec des demandes pour créer un petit et mignon véhicule tout-terrain qui pourrait être construit à la maison. JPL y travaillait depuis un certain temps, et venait d'annoncer la création du produit final dans le cadre du projet open source de véhicules tout-terrain et de son slogan «Des robots spatiaux pour tous!»


VTT Open Source (Wok) de JPL

Un véhicule tout terrain open source en JPL a été développé par une très petite équipe - deux étudiants stagiaires et le chef du projet. Ils ont reçu l'aide d'ingénieurs robotiques de laboratoire expérimentés. L'objectif était de rendre quelque chose abordable et peu coûteux, car le précédent projet éducatif du laboratoire, appelé ROV-E, était non seulement incroyablement populaire, mais aussi extrêmement coûteux - il coûtait plus de 30 000 dollars. L'objectif du projet wok était de réduire les coûts d'au moins un ordre de grandeur, garder l'utilité de l'appareil, le rendre attrayant et facile à créer - tout cela en seulement 10 semaines.

Ils ont réussi - ils ont développé un schéma selon lequel il est possible d'assembler un robot à partir de pièces disponibles et finies vendues en magasin, pour seulement 2500 $. Le système d'entraînement du wok est conçu à l'image de la Curiosity, lorsque six roues indépendantes sont montées rotatives sur une suspension pivotante qui peut surmonter les obstacles. Le foret laser devant a été remplacé par un écran programmable - désolé, mais ce sont des exigences de sécurité. Et bien que le robot ne dispose pas d'une autonomie intégrée, le laboratoire encourage les passionnés à travailler ensemble pour créer des fonctions supplémentaires du robot, tant en termes d'équipements que de logiciels.

Le JPL estime que la construction d'un robot devrait prendre environ 200 heures-homme, et bien que les outils électriques soient toujours utiles, au minimum vous n'avez besoin que d'une perceuse, d'un dremel, d'un fer à souder, de quelques autres outils simples, d'une introduction de base à Linux et Python, et peut-être un ami de la sécurité - si vous n'avez jamais fait quelque chose comme ça auparavant. La documentation publiée sur GitHub semble assez complète, et même un forum a été organisé où les gars du JPL répondent aux questions. Nous avons réussi à interviewer l'un d'entre eux - c'est Mick Cox, le chef de l'équipe Internet des objets du JPL, qui a également dirigé la création du wok.

IEEE Spectrum : Qu'est-ce qui vous a amené à développer le wok? D'où vient le projet, que font les personnes impliquées dans le JPL?

Mick Cox : Le wok est en partie basé sur le projet éducatif JPL, connu sous le nom de ROV-E (véhicule éducatif avec télécommande), qui est allé dans les musées, les écoles et divers événements afin d'augmenter l'intérêt des gens pour la robotique et l'exploration spatiale. Les gens nous demandaient constamment si nous pouvions donner des plans pour l'auto-assemblage du robot, mais le ROV-E était un peu compliqué et cher. Nous voulions sortir un nouveau véhicule tout-terrain, qu'une équipe de lycéens ne pourra pas récolter plus de 2500 $. Ce projet est un véhicule tout-terrain open source.

Nous espérons qu'en publiant les plans du véhicule tout-terrain, nous pourrons inspirer une nouvelle génération d'ingénieurs, de robotique et de scientifiques en construisant notre propre véhicule tout-terrain martien! J'ai dirigé ce projet, mais en général je travaille au JPL en tant que spécialiste en informatique et dirige le projet Internet of Things. Pendant 10 semaines, deux étudiants et moi avons développé, construit et documenté un véhicule tout-terrain. L'un d'eux (Eric Jankins) a été embauché par le personnel du laboratoire, et maintenant il aide dans notre groupe de prototypes de robotique. L'autre (Olivia Lofaro) poursuit ses études et travaille maintenant comme stagiaire dans Google X.



Décrivez comment se déroulait le développement du programme de véhicules tout-terrain. Quelles étaient les priorités, quelle est la différence entre la version finale et le concept?

Il y avait très peu d'exigences strictes:

• Une suspension pivotante similaire à celles utilisées sur les véhicules tout-terrain martiens.
• 6 roues motrices et direction de coin [direction de coin], similaires à celles utilisées sur les véhicules tout-terrain martiens.
• Entièrement assemblé à partir de pièces finies vendues en magasin ou pouvant être imprimées sur une imprimante 3D.
• Coût inférieur à 2500 $.
• Aspect attrayant.

La toute première version du circuit était basée sur des tuyaux et des joints en plastique imprimés sur une imprimante 3D. Nous l'avons barré après que les ingénieurs ont exprimé des doutes sur la fiabilité du robot créé à partir de ces matériaux. Le deuxième schéma est passé à des profils en aluminium avec des trous de montage, mais la géométrie des jambes n'était pas suffisante pour franchir les obstacles. Le troisième schéma final a abaissé la carrosserie et optimisé la géométrie des jambes, ce qui permet au véhicule tout-terrain de vaincre des obstacles plus agressifs. Les trois itérations ont duré environ 6 semaines.

Comparé à d'autres projets de robot axés sur l'école, celui-ci semble assez intimidant. Comment le présenter à des étudiants sans aucune expérience en robotique pour les convaincre qu'ils peuvent y faire face?

Notre projet a toujours été destiné aux lycéens et plus, et nous nous en sommes souvenus lors de la création d'instructions très détaillées. Là, chaque étape d'assemblage est décrite en détail, et non seulement comment assembler le robot, mais aussi pourquoi exactement une telle décision d'ingénierie a été prise. Chacune des compétences nécessaires à son assemblage est répertoriée (soudure, compétences d'assemblage de base, recherche d'erreurs en électronique), et nous avons collecté des liens vers du matériel pédagogique sur Internet, qui, à notre avis, sera utile pour acquérir ces compétences. De plus, nous avons testé notre documentation en assemblant un robot avec plusieurs équipes d'écoliers n'ayant aucune expérience préalable en robotique. Toutes les équipes ont fait face à l'assemblée. Ce véhicule tout-terrain devrait enseigner de nombreux aspects critiques de la robotique: génie mécanique, conception assistée par ordinateur, fabrication, génie électrique, élaboration de programmes. La combinaison peut sembler effrayante, mais bon nombre des projets existants dans le domaine de la robotique ne donneront pas une telle expérience dans tous ces domaines à la fois.



Que pensez-vous que les gens feront des véhicules tout-terrain après la construction? Quelles améliorations intéressantes pouvez-vous proposer pour lui?

Nous espérons que les gens élargiront les capacités du robot et les transmettront à la communauté! Nous regarderions avec intérêt les améliorations qui réduisent le coût du robot, tout en conservant la même suspension et les mêmes capacités d'entraînement. De plus, nous espérons augmenter les opportunités grâce à l'installation de caméras, d'accéléromètres, de capteurs et d'instruments scientifiques, de bras robotiques, de panneaux solaires, de nouvelles méthodes de contrôle et tout ce à quoi vous pouvez penser!

Que recommandez-vous aux écoliers qui, après avoir assemblé un tel robot, veulent travailler, par exemple, au JPL?

La meilleure chose que vous puissiez faire est de continuer à le faire, à vous entraîner, à créer de bonnes choses! Nous aimons vraiment voir de plus en plus d'équipes apparaître dans le monde qui s'intéressent à la robotique, et c'est formidable que le seuil d'entrée dans ce domaine ait tellement diminué. Le JPL propose de nombreux programmes d'entraînement, surtout en été. Nous sommes constamment à la recherche d'une nouvelle génération de chercheurs et de constructeurs.