Ensinando robôs a andar na Lua e talvez resgatar uns aos outros

A geleira Palmer no Monte Hood, no Oregon, não é a lua, mas é um bom lugar para praticar.

A cerca de 6.000 pés de altitude na montanha coberta de neve, localizada a cerca de 70 milhas a leste de Portland, uma equipe multidisciplinar da Universidade do Sul da Califórnia, da Universidade Texas A&M, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, da Universidade Estadual de Oregon, da Universidade Temple, da Universidade da Pensilvânia , e a NASA se reuniu para libertar um robô de quatro patas chamado Spirit na natureza.

A equipe que incluía engenheiros, cientistas cognitivos, geocientistas e cientistas planetários testou o Spirit como parte do Projeto LASSIE: Legged Autonomous Surface Science in Analog Environments. O Spirit cobriu uma variedade de terrenos desafiadores, usando suas pernas finas de metal para caminhar por terra, neve lamacenta e pedras durante cinco dias de testes no verão passado. Às vezes, ele atravessava habilmente a encosta, enquanto em outros momentos cambaleava e caía.

Tudo isso fez parte do processo para entender melhor as propriedades do substrato e aprender a caminhar melhor nesses terrenos extremos. O tempo de prática registrado pelo Spirit produziu dados que serão usados ​​para treinar futuros robôs para uso em superfícies intergalácticas, como a lua da Terra e talvez planetas em nosso sistema solar.

“Um robô com pernas precisa ser capaz de detectar o que está acontecendo quando interage com o solo e ajustar rapidamente suas estratégias de locomoção de acordo”, disse Feifei Qian, professor assistente de engenharia elétrica e de computação na Escola de Engenharia USC Viterbi e School of Advanced Computing, que lidera o projeto. “Quando a perna do robô escorrega no gelo ou afunda na neve fofa, isso nos inspira a procurar novos princípios e estratégias que possam ultrapassar os limites do conhecimento humano e permitir novas tecnologias. Aprendemos e melhoramos com as falhas observadas.”

O espírito aprende com cada passo.

“Da mesma forma que quando caminhamos em superfícies irregulares como seres humanos, podemos detectar como o solo se move sob nossos pés, um robô com pernas é capaz de fazer exatamente a mesma coisa”, disse Cristina Wilson, cientista cognitiva do Oregon. Universidade Estadual.

Quanto mais máquinas melhor

O grupo de Qian não pretende parar em apenas um robô, vagando sozinho pela natureza. Ela e seus ex-colegas da Penn, Cynthia Sung, Mark Yim, Daniel Koditschek e Douglas Jerolmack planejam realizar o Projeto TRUSSES: Temporariamente, os robôs se unem para superar as armadilhas arenosas e depois se separarem. Eles querem ajudar a agência espacial a colocar equipes de robôs na Lua e fazê-los trabalhar juntos em tarefas. Eles pegariam o conhecimento adquirido e os dados coletados na missão e comunicariam esses detalhes uns aos outros.

“Eles sentiriam como estão as condições do solo”, disse Qian, “e então trocariam essas informações entre si e formariam coletivamente um mapa de estimativa de risco de locomoção. A equipe de robôs pode então usar esse mapa de risco transversal para informar suas explorações planetárias. : ‘Há uma mancha de areia extremamente fofa que pode ser de alto risco para veículos com rodas. Venha aqui, esta pode ser uma área mais segura.'”

Os robôs em mente para esse tipo de trabalho seriam mais do que apenas o Spirit: haveria um veículo espacial com rodas (ótimo para carga útil e longas distâncias), um robô hexapedal (carga útil intermediária, mas com melhor mobilidade do que o com rodas) e robôs semelhantes a cães. como a versão robusta do Spirit (maior mobilidade, distâncias mais curtas). E aqui está a parte mais legal dessa pesquisa, a parte que parece algo que os Transformers fariam, ou pelo menos uma equipe de náufragos em “Survivor”: se alguém se metesse em um engarrafamento, ficasse imóvel por terra solta, uma pedra ou um barranco , seus companheiros de bot chegariam e se uniriam e formariam uma ponte, ou uma pirâmide, para içar seu amigo para um local seguro. E então de volta ao trabalho.

“Quando eles planejam a estratégia para puxar o robô para cima, eles decidirão que força exercer e em que posição o robô deve ir, ao mesmo tempo que compilam as informações do terreno”, disse Qian. “Essa é a ideia chave de como usar essas capacidades: prevenir e recuperar-se de falhas de locomoção em terrenos extremos.”

De volta ao Monte Hood

O Spirit percorre uma variedade de ambientes naturais, para aprender como se mover melhor em terrenos desafiadores. Qian o deixou solto nas praias do sul da Califórnia, e a equipe multiuniversitária o testou em campo nos grânulos macios do Parque Nacional White Sands. no Novo México. Mas o vídeo filmado no Monte Hood mostra o quão sobrenatural essa paisagem pode ser nestes ambientes análogos ao planeta. Isto proporciona ao Spirit muitas oportunidades de aprender na Terra, antes de potencialmente explorar outros planetas.

“Se você olhar ao nosso redor, seria muito difícil conseguir isso”, diz Ryan Ewing, geólogo do Centro Espacial Johnson da NASA, no vídeo. “Mas, como seres com pernas, como humanos, podemos contorná-lo facilmente. Um cão poderia andar facilmente. Portanto, este projeto é o campo de provas de que podemos permitir uma nova ciência e uma nova mobilidade em ambientes que são como outros planetas.”

Na verdade, um cachorro está realmente brincando: Howard, o pastor alemão de Wilson, perambulava por aí, com o tipo de agilidade com que o Spirit só poderia sonhar.

“Vamos observar como Howard se move em diferentes tipos de condições de neve e gelo”, diz Qian no vídeo. “O que exatamente, dentre esses movimentos combinados, permite que ele tenha sucesso em terrenos desafiadores?”

O Projeto LASSIE prevê mais duas viagens para o Spirit: para White Sands e de volta ao Monte Hood. A equipe TRUSSES, da USC e Penn, também planeja visitar White Sands no próximo ano com o Spirit e outros novos robôs multitarefa. Imagine WALL-E com amigos.