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ReachBot: Una Nueva Frontera en la Exploración Robótica

ReachBot está diseñado para explorar terrenos difíciles en la Luna y Marte.

― 5 minilectura


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Las cuevas y tubos de lava en la Luna y Marte son lugares interesantes para los científicos. Pueden ayudarnos a aprender sobre cómo se formaron los planetas y si la vida podría existir fuera de la Tierra. Desafortunadamente, llegar a estos sitios es muy complicado para los robots tradicionales. Para enfrentar este reto, los investigadores han creado un nuevo robot llamado ReachBot.

¿Qué es ReachBot?

ReachBot es un robot diseñado para explorar terrenos complicados. Tiene brazos especiales que pueden extenderse, permitiéndole agarrar rocas y escalar superficies. Las puntas de estos brazos tienen herramientas de agarre que pueden sujetarse a superficies irregulares como las que se encuentran en cuevas o tubos de lava. Esta característica permite que ReachBot llegue a lugares donde los robots normales no pueden ir.

¿Cómo funciona ReachBot?

Para moverse, ReachBot utiliza un método en el que se agarra a las superficies. De esta manera, puede cambiar su posición y explorar diferentes áreas. Sus brazos pueden estirarse, dándole un amplio rango de movimiento. El robot puede sostenerse de paredes y techos rocosos, lo que lo hace versátil en diferentes entornos.

El diseño de ReachBot

El diseño de ReachBot se parece al de un pequeño animal con extremidades largas. Tiene brazos ligeros que pueden extenderse y replegarse. Estos brazos pueden manejar diferentes cargas, lo que los hace adecuados para escalar y agarrar. Las herramientas de agarre en la punta de los brazos están diseñadas para sostener superficies irregulares de manera segura.

Pruebas de ReachBot

Para probar las capacidades de ReachBot, los investigadores enviaron un prototipo a un tubo de lava en el desierto de Mojave. Este entorno es similar al que se podría encontrar en Marte. Usando un solo brazo con una herramienta de agarre, el equipo pudo ver si ReachBot podía encontrar y sostener características rocosas.

¿Por qué explorar cuevas?

Las cuevas en otros planetas, como Marte, pueden proporcionar pistas sobre la historia de esos mundos. Pueden ofrecer condiciones estables para estudiar formaciones geológicas y posibles signos de vida pasada. Explorar estas cuevas podría ayudarnos a entender más sobre otros planetas y la posibilidad de futuras exploraciones humanas.

El desafío de la exploración

Los robots tradicionales a menudo tienen dificultades en terrenos rocosos y desiguales. Muchos robots pequeños tienen un alcance limitado y no pueden llevar cargas pesadas. Los robots más grandes, aunque capaces, pueden ser complejos y pesados, lo que dificulta su despliegue en espacios reducidos. ReachBot aborda estos problemas con su diseño flexible y su capacidad de manipularse a medida que se mueve.

Cómo navega ReachBot

ReachBot utiliza un sistema de planificación inteligente para encontrar su camino en entornos difíciles. Elige cuidadosamente dónde pisar y cómo mover sus brazos para mantener el equilibrio. Esta planificación es crucial, especialmente en entornos donde el suelo estable o los puntos de anclaje son escasos.

Características de agarre

ReachBot está diseñado para encontrar y sostener características rocosas específicas. Sus brazos están equipados con herramientas de agarre que utilizan pequeñas espinas para engancharse a las superficies. Esta característica le permite mantenerse firme, incluso cuando el suelo no está plano.

Percepción y sensado

ReachBot incorpora un sistema de percepción que le ayuda a identificar puntos de agarre potenciales. Puede escanear su entorno y determinar los mejores lugares para agarrarse. Este sistema es esencial para navegar en cuevas previamente inexploradas.

La importancia de la fuerza de agarre

Para asegurar que ReachBot pueda sostenerse en las superficies sin resbalar, sus diseñadores estudiaron cuán fuertes deben ser sus agarres. Desarrollaron modelos matemáticos para estimar cuánta fuerza pueden manejar las herramientas de agarre según las diferentes formas de las superficies.

El proceso de prueba del prototipo

Durante las pruebas, los investigadores emparejaron los brazos de ReachBot con una cámara para recopilar datos sobre las superficies que encontró. Al analizar estos datos, pudieron determinar la efectividad de sus agarres y qué tan bien podía navegar a través de los tubos de lava.

Los resultados de las pruebas de campo

Las pruebas mostraron que ReachBot era capaz de identificar y agarrar varias características rocosas dentro del tubo de lava. Demostró la capacidad de apuntar y sostener estas características de manera consistente, confirmando la efectividad de su diseño.

Aplicaciones futuras

Las tecnologías desarrolladas para ReachBot pueden aplicarse en varias áreas. Podrían ser útiles para futuras misiones de exploración a Marte o la Luna. A medida que los científicos continúan diseñando y mejorando robots como ReachBot, las posibilidades de exploración y descubrimiento crecen.

Conclusión

ReachBot representa un avance significativo en la exploración robótica de terrenos difíciles. Con su diseño y capacidades únicas, promete descubrir nuevos conocimientos sobre las geologías planetarias y el potencial de vida más allá de la Tierra. A medida que continúan las pruebas y avanza la tecnología, ReachBot podría convertirse en una herramienta esencial para futuras misiones espaciales.

Fuente original

Título: Locomotion as Manipulation with ReachBot

Resumen: Caves and lava tubes on the Moon and Mars are sites of geological and astrobiological interest but consist of terrain that is inaccessible with traditional robot locomotion. To support the exploration of these sites, we present ReachBot, a robot that uses extendable booms as appendages to manipulate itself with respect to irregular rock surfaces. The booms terminate in grippers equipped with microspines and provide ReachBot with a large workspace, allowing it to achieve force closure in enclosed spaces such as the walls of a lava tube. To propel ReachBot, we present a contact-before-motion planner for non-gaited legged locomotion that utilizes internal force control, similar to a multi-fingered hand, to keep its long, slender booms in tension. Motion planning also depends on finding and executing secure grips on rock features. We use a Monte Carlo simulation to inform gripper design and predict grasp strength and variability. Additionally, we use a two-step perception system to identify possible grasp locations. To validate our approach and mechanisms under realistic conditions, we deployed a single ReachBot arm and gripper in a lava tube in the Mojave Desert. The field test confirmed that ReachBot will find many targets for secure grasps with the proposed kinematic design.

Autores: Tony G. Chen, Stephanie Newdick, Julia Di, Carlo Bosio, Nitin Ongole, Mathieu Lapotre, Marco Pavone, Mark R. Cutkosky

Última actualización: 2024-07-01 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2407.00973

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2407.00973

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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