La Luna tiene recursos sin explotar que los humanos pueden eventualmente extraer y utilizar. La Agencia Espacial Europea (ESA) se está preparando para profundizar en nuestro satélite natural para identificar estos minerales.
Para explorar eficazmente la superficie lunar, un equipo de científicos suizos de ETH Zurich prevé no solo enviar un solo rover, sino una flota coordinada de vehículos y dispositivos voladores que puedan trabajar en tándem.
Los investigadores equiparon tres ANYmal, un tipo de robot con patas desarrollado en ETH, con una gama de instrumentos de medición y análisis que potencialmente los convertirían en dispositivos de exploración adecuados en el futuro. Probaron estos robots en varios terrenos en Suiza y en el Centro Europeo de Innovación de Recursos Espaciales (ESRIC) en Luxemburgo, donde, hace unos meses, el equipo suizo ganó una competencia europea para robots de exploración lunar junto con colegas de Alemania.
La competencia consistió en encontrar e identificar minerales en un sitio de prueba modelado según la superficie de la Luna. En un artículo reciente publicado en la revista Science Robotics, los científicos describen cómo exploran un terreno desconocido utilizando un equipo de robots.
Una misión de bajo riesgo
“El uso de múltiples robots tiene dos ventajas”, explica Philip Arm, estudiante de doctorado en el grupo dirigido por el profesor de ETH Marco Hutter. “Los robots individuales pueden asumir tareas especializadas y realizarlas simultáneamente. Además, gracias a su redundancia, un equipo de robots puede compensar el fracaso de un compañero de equipo”. La redundancia en este caso significa que se instalan equipos de medición importantes en varios robots. En otras palabras, la redundancia y la especialización son objetivos opuestos. “Obtener los beneficios de ambos es una cuestión de encontrar el equilibrio adecuado”, dice Arm.
Ingenieros suizos están haciendo robots aptos para futuras misiones lunares para buscar minerales y materias primas. Para garantizar que las máquinas puedan seguir funcionando incluso si una de ellas falla, los investigadores les están enseñando a trabajar en equipo. Crédito: Universidad de Zurich / Central IT – MELS
Losinvestigadores de ETH Zurich y las Universidades de Basilea, Berna y Zurich resolvieron este problema equipando a dos de los robots con patas como especialistas. Un robot fue programado para ser particularmente bueno en el mapeo del terreno y la clasificación de la geología. Utilizó un escáner láser y varias cámaras, algunas de ellas capaces de análisis espectral, para recopilar pistas iniciales sobre la composición mineral de la roca. Al otro robot especialista se le enseñó a identificar con precisión las rocas utilizando un espectrómetro Raman y una cámara de microscopía.
El tercer robot era un generalista: era capaz de mapear el terreno e identificar rocas, lo que significaba que tenía una gama más amplia de tareas que los especialistas. Sin embargo, su equipo significaba que podía realizar estas tareas con menos precisión. “Esto hace posible completar la misión en caso de que alguno de los robots funcione mal”, dice Arm.
La combinación es clave
En el ESRIC y el ESA Space Resources Challenge, el jurado quedó particularmente impresionado de que los investigadores hubieran incorporado redundancia en su sistema de exploración para hacerlo resistente a posibles fallas. Como premio, los científicos suizos y sus colegas del Centro de Investigación FZI para Tecnología de la Información en Karlsruhe, recibieron un contrato de investigación de un año para desarrollar aún más esta tecnología. Además de los robots con patas, este trabajo también involucrará robots con ruedas, basándose en la experiencia de los investigadores de FZI con dichos robots.
“Los robots con patas como nuestro ANYmal se adaptan bien a terrenos rocosos y escarpados, por ejemplo, cuando se trata de bajar a un cráter”, explica Hendrik Kolvenbach, científico principal del grupo del profesor Hutter. Los robots con ruedas están en desventaja en este tipo de condiciones, pero pueden moverse más rápido en terrenos menos desafiantes. Por lo tanto, para una misión futura, tendría sentido combinar robots que difieran en términos de su modo de locomoción. Los robots voladores también podrían agregarse al equipo.
Los investigadores también planean hacer que los robots sean más autónomos. Actualmente, todos los datos de los robots fluyen hacia un centro de control, donde un operador asigna tareas a los robots individuales. En el futuro, los robots semiautónomos podrían asignarse directamente ciertas tareas entre sí, con opciones de control e intervención para el operador.
Referencia: “Exploración científica de entornos analógicos planetarios desafiantes con un equipo de robots con patas” por Philip Arm, Gabriel Waibel, Jan Preisig, Turcan Tuna, Ruyi Zhou, Valentin Bickel, Gabriela Ligeza, Takahiro Miki, Florian Kehl, Hendrik Kolvenbach y Marco Hutter, 12 de julio de 2023, Science Robotics. DOI: 10.1126/scirobotics.ade9548
Foto portada: Un equipo es mayor que la suma de sus partes: el trío de robots con patas durante una prueba en una cantera de grava suiza. Crédito: ETH Zurich / Takahiro Miki