Explorando novos mundos com o projeto Open ATV da NASA

O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA adaptou o design de veículo todo-o-terreno marciano para que você possa criar algo semelhante em sua garagem

Eu tenho um relacionamento particular com os rovers de Marte do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA. Eu realmente gostei de olhar as fotografias do Sojourner , cutucando o nariz nas pedras, e ainda me pergunto se ele conseguiu dar a volta no localizador Mars Pathfinder depois que a conexão com ele foi perdida . Meu coração se partiu depois que o Espírito se calou, e o Opportunity continuou a me inspirar, tendo trabalhado tanto tempo após o final planejado da missão, mesmo quando uma tempestade de poeira ameaça matá-la de fome. Em particular, lembro-me muito bem do quão louca a idéia de deixar o Curiosity na superfície de um guindaste de céu robótico parecia louca, e de como fiquei espantado ao observar o progresso da operação sem problemas da sala de imprensa do laboratório.

Eu não sou o único que acha que os veículos todo-o-terreno da JPL são incrivelmente bons, e muitos outros amadores de veículos todo-o-terreno incomodaram o laboratório com pedidos para criar um veículo todo-o-terreno pequeno e atraente que poderia ser construído em casa. A JPL trabalha nisso há algum tempo e acaba de anunciar a criação do produto final como parte do projeto de veículo todo-o-terreno de código aberto e seu slogan "Robôs espaciais para todos!"


ATV de código aberto (Wok) da JPL

Um veículo todo-o-terreno de código aberto na JPL foi desenvolvido por uma equipe muito pequena - dois estudantes internos e o chefe do projeto. Eles receberam a ajuda de engenheiros robóticos de laboratório experientes. O objetivo era tornar algo acessível e barato, porque o projeto educacional anterior do laboratório, chamado ROV-E, não era apenas incrivelmente popular, mas também extremamente caro - custava mais de US $ 30.000. O objetivo do projeto wok era reduzir o custo em pelo menos uma ordem de magnitude, mantenha a utilidade do dispositivo, torne-o atraente e fácil de criar - tudo isso em apenas 10 semanas.

Eles conseguiram - eles desenvolveram um esquema segundo o qual é possível montar um robô a partir de peças disponíveis e acabadas vendidas nas lojas, por apenas US $ 2500. O sistema de acionamento wok é projetado à imagem do Curiosity, quando seis rodas independentes são montadas rotativamente em uma suspensão giratória que pode superar obstáculos. A broca a laser adiante foi substituída por uma tela programável - desculpe, mas esses são requisitos de segurança. E embora o robô não tenha autonomia embutida, o laboratório está incentivando os entusiastas a trabalharem juntos para criar funções adicionais do robô, tanto em termos de equipamento quanto de software.

A JPL estima que a construção de um robô deve demorar cerca de 200 horas-homem e, embora as ferramentas elétricas sempre sejam úteis, você precisa no mínimo de uma broca, um dremel, um ferro de soldar, algumas outras ferramentas simples, uma introdução básica ao Linux e Python e, possivelmente, um amigo de segurança - se você nunca fez algo assim antes. A documentação publicada no GitHub parece bastante abrangente, e até um fórum foi organizado onde os funcionários do JPL respondem a perguntas. Conseguimos entrevistar um deles - foi Mick Cox, chefe da equipe de Internet das Coisas da JPL, que também liderou a criação do wok.

IEEE Spectrum : O que o levou a desenvolver o wok? De onde veio o projeto, o que as pessoas envolvidas no JPL estão fazendo nele?

Mick Cox : O wok é parcialmente baseado no projeto educacional JPL conhecido como ROV-E (veículo educacional com controle remoto), que foi para museus, escolas e vários eventos para aumentar o interesse das pessoas em robótica e exploração espacial. As pessoas sempre nos perguntavam se poderíamos fazer esquemas de auto-montagem do robô, mas o ROV-E era um pouco complicado e caro. Queríamos lançar um novo veículo todo-o-terreno, que uma equipe de estudantes do ensino médio não poderá arrecadar mais de US $ 2500. Este projeto é um veículo todo-o-terreno de código aberto.

Esperamos que, publicando os planos do veículo todo-o-terreno, possamos inspirar uma nova geração de engenheiros, robótica e cientistas, construindo nosso próprio veículo todo-o-terreno marciano! Liderei este projeto, mas em geral trabalho na JPL como especialista em processamento de dados e lidero o projeto Internet das Coisas. Durante 10 semanas, eu e dois alunos desenvolvemos, construímos e documentamos um veículo todo-o-terreno. Um deles (Eric Jankins) foi contratado pela equipe do laboratório e agora ele ajuda no nosso grupo de protótipos de robótica. A outra (Olivia Lofaro) ainda está estudando e agora trabalha como estagiária no Google X.



Descreva como estava ocorrendo o desenvolvimento do esquema de veículos todo-o-terreno. Quais foram as prioridades, qual a diferença entre a versão final e o conceito?

Havia muito poucos requisitos estritos:

• Uma suspensão oscilante semelhante à usada em veículos todo-o-terreno marcianos.
• Tração nas 6 rodas e direção em curva [direção em curva], semelhante à usada em veículos todo-o-terreno marcianos.
• Totalmente montado a partir de peças acabadas vendidas em lojas ou daquelas que podem ser impressas em uma impressora 3D.
• Custa menos de US $ 2500.
• Aparência atraente.

A primeira versão do circuito foi baseada em tubos e juntas de plástico impressos em uma impressora 3D. Nós o riscamos depois que os engenheiros expressaram dúvidas sobre a confiabilidade do robô criado a partir de tais materiais. O segundo esquema mudou para perfis de alumínio com furos de montagem, mas a geometria das pernas não foi suficiente para superar obstáculos. O terceiro esquema final reduziu a carroceria e otimizou a geometria das pernas, o que permite ao veículo todo-o-terreno conquistar obstáculos mais agressivos. Todas as três iterações levaram cerca de 6 semanas.

Comparado a outros projetos de robôs orientados para a escola, este parece bastante assustador. Como apresentá-lo aos estudantes sem experiência em robótica para convencê-los de que eles podem lidar com isso?

Nosso projeto sempre foi destinado a estudantes do ensino médio e acima, e lembramos disso ao criar instruções muito detalhadas. Lá, cada etapa da montagem é descrita em detalhes, e não apenas como montar o robô, mas também porque exatamente essa decisão de engenharia foi tomada. Cada uma das habilidades necessárias para sua montagem é listada (solda, habilidades básicas de montagem, localização de erros em eletrônicos) e colecionamos links para materiais educacionais na Internet, que, em nossa opinião, serão úteis para adquirir essas habilidades. Além disso, testamos nossa documentação montando um robô junto com várias equipes de alunos que não tinham experiência anterior em robótica. Todas as equipes lidaram com a montagem. Este veículo todo-o-terreno deve ensinar muitos aspectos críticos da robótica: engenharia mecânica, projeto auxiliado por computador, fabricação, engenharia elétrica, desenvolvimento de programas. A combinação pode parecer assustadora, mas muitos dos projetos existentes no campo da robótica não fornecerão essa experiência em todas essas áreas ao mesmo tempo.



O que você acha que as pessoas farão com os veículos todo-o-terreno após a construção? Que atualizações interessantes você pode fazer para ele?

Esperamos que as pessoas ampliem as capacidades do robô e as passem para a comunidade! Observaríamos com interesse as melhorias que reduzem o custo do robô, mas mantêm a mesma suspensão e os mesmos recursos de acionamento. Além disso, esperamos aumentar as oportunidades através da instalação de câmeras, acelerômetros, sensores e instrumentos científicos, braços robóticos, painéis solares, novos métodos de controle e tudo o que você puder imaginar!

O que você recomenda aos alunos que, depois de montar um robô, desejam trabalhar, por exemplo, na JPL?

A melhor coisa que você pode fazer é continuar fazendo isso, praticando, criando coisas boas! Realmente gostamos de assistir à medida que mais e mais equipes estão aparecendo em todo o mundo, interessadas em robótica, e é ótimo que o limiar de entrada nessa área tenha diminuído tanto. O JPL possui muitos programas de prática, especialmente no verão. Estamos constantemente em busca de uma nova geração de pesquisadores e construtores.