Ingenieros Que Desarrollan Robots ‘Hedgehog’ Que Brincan Y Se Tambalean En Microgravedad

La NASA desarrolló Hedgehog Robots Hop and Tumble en microgravedad

Si bien un rover de Marte no puede funcionar al revés, el robot Hedgehog puede funcionar independientemente de qué lado aterrice. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Stanford

Ingenieros de NASA , MIT y Stanford están desarrollando robots “erizos” que están diseñados específicamente para superar los desafíos de atravesar cuerpos pequeños en microgravedad saltando y dando vueltas.

Saltar, dar vueltas y volcarse no son maniobras típicas que esperarías de una nave espacial que explora otros mundos. Tradicional Marte Los rovers, por ejemplo, giran sobre ruedas y no pueden operar al revés. Pero en un cuerpo pequeño, como un asteroide o un cometa, las condiciones de baja gravedad y las superficies rugosas hacen que la conducción tradicional sea aún más peligrosa.

Introduzca Hedgehog: un nuevo concepto de robot diseñado específicamente para superar los desafíos de atravesar cuerpos pequeños. El proyecto está siendo desarrollado conjuntamente por investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California; Universidad de Stanford en Stanford, California; y el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge.

“Hedgehog es un tipo diferente de robot que salta y cae sobre la superficie en lugar de rodar sobre ruedas. Tiene la forma de un cubo y puede operar sin importar de qué lado caiga ”, dijo Issa Nesnas, líder de la JPL equipo.

El concepto básico es un cubo con púas que se mueve girando y frenando volantes internos. Los picos protegen el cuerpo del robot del terreno y actúan como pies mientras brinca y cae.


Un concepto de robot llamado Hedgehog podría explorar el entorno de microgravedad de cometas y asteroides saltando y rodando sobre ellos. Vea a Hedgehog en acción en el entorno de microgravedad de un vuelo parabólico de “cometa vómito”.

“Los picos también podrían albergar instrumentos como sondas térmicas para tomar la temperatura de la superficie cuando el robot se tambalea”, dijo Nesnas.

En junio de 2015 se probaron dos prototipos Hedgehog, uno de Stanford y otro del JPL, a bordo del avión C-9 de la NASA para la investigación de la microgravedad. Durante 180 parábolas, en el transcurso de cuatro vuelos, estos robots demostraron varios tipos de maniobras que serían útiles para moverse en cuerpos pequeños con gravedad reducida. Los investigadores probaron estas maniobras en diferentes materiales que imitan una amplia gama de superficies: arenosas, rugosas y rocosas, resbaladizas y heladas, blandas y quebradizas.

“Demostramos por primera vez nuestros prototipos Hedgehog realizando saltos y volteretas controlados en entornos similares a cometas”, dijo Robert Reid, ingeniero principal del proyecto en JPL.

La maniobra más simple de Hedgehog es un “guiñada” o un giro en el lugar. Después de apuntar en la dirección correcta, Hedgehog puede saltar largas distancias usando uno o dos picos o dar vueltas distancias cortas girando de una cara a otra. Hedgehog normalmente da grandes saltos hacia un objetivo de interés, seguidos de más pequeños a medida que se acerca.

Durante uno de los experimentos en los vuelos parabólicos, los investigadores confirmaron que Hedgehog también puede realizar una maniobra de “tornado”, en la que el robot gira agresivamente para lanzarse desde la superficie. Esta maniobra podría usarse para escapar de un sumidero arenoso u otras situaciones en las que el robot estaría atascado.

El prototipo JPL Hedgehog tiene ocho picos y tres volantes. Pesa alrededor de 11 libras (5 kilogramos) por sí solo, pero los investigadores prevén que podría pesar más de 20 libras (9 kilogramos) con instrumentos como cámaras y espectrómetros. El prototipo de Stanford es un poco más pequeño y ligero, y tiene picos más cortos.

Ambos prototipos maniobran girando y deteniendo tres volantes internos mediante motores y frenos. Los mecanismos de frenado difieren entre los dos prototipos. La versión de JPL usa frenos de disco, y el prototipo de Stanford usa correas de fricción para detener los volantes abruptamente.

Los robots Hedgehog pueden saltar y dar vueltas en microgravedad

El robot Hedgehog, diseñado para explorar las superficies de cometas y asteroides, puede realizar una maniobra de “tornado” para girar y lanzarse desde la superficie. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Stanford

“Al controlar cómo frena los volantes, puede ajustar el ángulo de salto de Hedgehog. La idea era probar los dos sistemas de frenado y comprender sus ventajas y desventajas ”, dijo Marco Pavone, líder del equipo de Stanford, quien originalmente propuso a Hedgehog con Nesnas en 2011.

“La geometría de los picos de Hedgehog tiene una gran influencia en su trayectoria de salto. Hemos experimentado con varias configuraciones de picos y hemos descubierto que una forma de cubo proporciona el mejor rendimiento de salto. La estructura del cubo también es más fácil de fabricar y empaquetar dentro de una nave espacial ”, dijo Benjamin Hockman, ingeniero principal del proyecto en Stanford.

Los investigadores están trabajando actualmente en la autonomía de Hedgehog, tratando de aumentar cuánto pueden hacer los robots por sí mismos sin instrucciones de la Tierra. Su idea es que una nave nodriza en órbita transmitiría señales hacia y desde el robot, similar a cómo los rovers Curiosity y Opportunity de la NASA se comunican a través de satélites que orbitan Marte. La nave nodriza también ayudaría a los robots a navegar y determinar sus posiciones.

La construcción de un robot Hedgehog tiene un costo relativamente bajo en comparación con un rover tradicional, y varios podrían empaquetarse juntos para volar, dicen los investigadores. La nave nodriza podría liberar muchos robots a la vez o por etapas, dejándolos extenderse para hacer descubrimientos en un mundo nunca antes atravesado.

Hedgehog se encuentra actualmente en el desarrollo de la Fase II a través del Programa de Conceptos Avanzados Innovadores (NIAC) de la NASA, y está dirigido por Pavone. El desarrollo y las pruebas del vuelo fueron apoyados por el Fondo de Innovación del Centro (CIF) de la NASA y el Programa de Oportunidades de Vuelo (FOP) de la NASA, que fueron dirigidos por Nesnas. NIAC, CIF y FOP son programas de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA, ubicada en la sede de la agencia en Washington. JPL es administrado por el Instituto de Tecnología de California para la NASA. La Universidad de Stanford, MIT y JPL colaboran en el proyecto.

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