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Los investigadores desarrollan un nuevo enfoque para llevar a cabo la ciencia robótica en el espacio – ScienceDaily

El rover Mars de la NASA persigue descubrimientos científicos innovadores mientras atraviesa el paisaje de Marte. Al mismo tiempo, las tripulaciones itinerantes están haciendo todo lo posible para protegerlos a ellos y a los miles de millones de dólares detrás de la misión. Este equilibrio entre el riesgo y la recompensa impulsa las decisiones sobre adónde van los vehículos itinerantes, los caminos que toman para llegar allí y la ciencia para descubrir.

Investigadores del Instituto de Robótica (RI) de la Facultad de Ciencias de la Computación han desarrollado un nuevo enfoque para equilibrar los riesgos y el valor científico de enviar vehículos interplanetarios a situaciones peligrosas.

David Wettergren, Profesor de Investigación del Instituto de Investigación de Ruanda, y Alberto Candela, Ph.D. En robótica, que ahora es científico de datos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, presentarán su trabajo, «An Approach to Science and Planetary Exploration to Hazards», en la Conferencia Internacional IEEE y RSJ sobre Sistemas y Robots Inteligentes a finales de este mes en Kioto. , Japón

“Analizamos cómo sopesar los riesgos asociados con ir a lugares difíciles contra el valor de lo que podría descubrir allí”, dijo Wettergren, quien ha trabajado en exploración planetaria independiente durante décadas en la Universidad Carnegie Mellon. «Este es el siguiente paso en la movilidad autónoma y la producción de más y mejores datos para ayudar a los científicos».

Para su enfoque, Wettergreen y Candela combinaron un modelo usado para valoración científica con un modelo para estimación de riesgo. El valor científico se estima utilizando la confianza del robot en su interpretación de la composición mineral de las rocas. Si el robot cree que ha identificado correctamente las rocas sin requerir mediciones adicionales, puede optar por explorar una nueva ubicación. Si la confianza del robot es baja, puede decidir continuar estudiando el área actual y mejorar su modelo de metal. El Zoë, el rover que ha probado tecnologías de autonomía durante décadas, utilizó una versión anterior de este modelo durante las pruebas en 2019 en el desierto de Nevada.

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Los investigadores determinaron los peligros a través de un modelo que utiliza la topografía del terreno y los tipos de texturas del terreno para estimar qué tan difícil será para el rover llegar a un lugar en particular. Una colina empinada con arena suelta podría acabar con la misión del rover, una preocupación real en Marte. En 2004, la NASA aterrizó dos rovers, Spirit y Opportunity, en la superficie de Marte. La misión de Spirit terminó en 2009 cuando quedó atascado en una duna y sus ruedas patinaron cuando intentó moverse. La oportunidad duró y funcionó hasta 2018.

Wettergreen y Candela probaron su marco utilizando datos reales de la superficie marciana. La pareja envió un rover simulado que navega alrededor de Marte utilizando estos datos, trazando diferentes caminos en función de los diferentes riesgos y luego evaluando la ciencia obtenida de estas misiones.

“La sonda funcionó muy bien por sí sola”, dijo Candela, describiendo sus misiones de simulación de Marte. «Incluso con simulaciones de alto riesgo, todavía hay muchas áreas para que la nave explore, y hemos descubierto que todavía estamos haciendo descubrimientos interesantes».

Esta investigación se basa en décadas de exploración planetaria independiente de RI. Documentos de la década de 1980 sugieren e ilustran métodos que permitirían a los rovers moverse de forma autónoma por la superficie de otros planetas, y la tecnología desarrollada a través de esta investigación se ha utilizado en los rovers modernos de Marte.

Los principales investigadores de tecnología independientes de CMU han propuesto Ambler, un robot autosuficiente de seis patas que puede priorizar sus objetivos y trazar su propio curso en lugares como Marte. El equipo probó el robot de seis metros de altura a principios de la década de 1990. Siguieron más vehículos rover, incluidos Rattler, Nomad e Hyperion, un rover diseñado para rastrear el sol mientras viaja para cargar sus baterías.

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Zoë comenzó a trabajar en ambientes hostiles en 2004 y ha viajado cientos de millas en el desierto de Atacama en Chile, un ambiente similar a Marte en muchos aspectos. Para 2012, las misiones de Zoë en el desierto habían cambiado para centrarse en la exploración independiente y las decisiones sobre dónde ir y qué muestras recolectar. Un año más tarde, el rover decidió excavar de forma independiente en el suelo del desierto y descubrió lo que resultaron ser microbios inusuales y altamente especializados, lo que demostró que la ciencia robótica podría conducir a descubrimientos valiosos.

Candela y Wettergreen esperan probar su último trabajo en Zoë durante un próximo viaje al desierto de Utah. La pareja también considera que su investigación hace valiosas contribuciones a la futura exploración lunar. Los científicos pueden usar su enfoque como una herramienta para investigar métodos potenciales con anticipación y sopesar los riesgos de esos métodos con la ciencia que se puede obtener. Este enfoque también podría ayudar a una generación de rovers autónomos enviados a la superficie de los planetas para experimentos científicos sin la necesidad de una participación humana continua. El rover puede evaluar los riesgos y las recompensas antes de trazar su propio curso.

«Nuestro objetivo no es excluir a los científicos, no excluir a una persona de una investigación», dijo Wettergren. «Realmente, el objetivo es permitir que el sistema automatizado sea más productivo para los científicos. Nuestro objetivo es recopilar más y mejores datos para que los científicos los utilicen en sus investigaciones».

Fuente de la historia:

Materiales Introducción de Universidad de Carnegie mellon. Original de Aaron Oberley. Nota: El contenido puede modificarse según el estilo y la extensión.

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