Uma equipe de engenheiros do Massachusetts Institute of Technology (MIT) está projetando um kit de peças robóticas universais que um astronauta pode facilmente misturar e combinar para configurar rapidamente diferentes “espécies” de robôs para atender a várias missões na lua. Depois que uma missão é concluída, um robô pode ser desmontado e suas partes usadas para configurar um novo robô para atender a uma tarefa diferente.
De acordo com conteúdo do MIT News, o sistema foi batizado de Walking Oligomeric Robotic Mobility System (WORMS). As partes do sistema incluem membros robóticos inspirados em vermes que podem ser facilmente encaixados em uma base e que funcionam juntos como um robô ambulante. Dependendo da missão, as peças podem ser configuradas para construir, por exemplo, grandes bots “pack” capazes de carregar pesados painéis solares morro acima. As mesmas partes podem ser reconfiguradas em robôs de aranha de seis pernas que podem ser baixados em um tubo de lava para perfurar água congelada.
“Você poderia imaginar um galpão na lua com prateleiras de minhocas”, diz o líder da equipe George Lordos, candidato a PhD e instrutor de pós-graduação no Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT (AeroAstro), em referência aos robôs articulados independentes que carregam seus próprios motores, sensores, computador e bateria. “Os astronautas podem entrar no galpão, pegar os "vermes" de que precisam, junto com os sapatos, corpo, sensores e ferramentas certos, e podem encaixar tudo e depois desmontá-lo para fazer um novo. O design é flexível, sustentável e econômico.”
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A equipe de Lordos construiu e demonstrou um robô WORMS de seis pernas. Recentemente, eles apresentaram seus resultados na Conferência Aeroespacial do IEEE, onde também receberam o prêmio de melhor artigo da conferência.
Instintos animais
O WORMS foi concebido em 2022 como uma resposta ao Desafio de Ideias Inovadoras, Inovadoras e Revolucionárias (BIG) da NASA — uma competição anual para estudantes universitários projetarem, desenvolverem e demonstrarem uma ideia revolucionária. Em 2022, a NASA desafiou os alunos a desenvolver sistemas robóticos que possam se mover em terrenos extremos, sem o uso de rodas.
Uma equipe do MIT Oficina de Recursos Espaciais aceitou o desafio, visando especificamente um projeto de robô lunar que pudesse navegar no terreno extremo do Pólo Sul da lua – uma paisagem marcada por poeira espessa e fofa; encostas íngremes e rochosas; e tubos de lava profundos. O ambiente também abriga regiões “permanentemente sombreadas” que podem conter água congelada, que, se acessível, seria essencial para sustentar os astronautas.
Enquanto refletiam sobre maneiras de navegar no terreno polar da lua, os alunos se inspiraram nos animais. Em seu brainstorming inicial, eles notaram que certos animais poderiam ser conceitualmente adequados para certas missões: uma aranha poderia descer e explorar um tubo de lava, uma manada poderia carregar equipamentos pesados ao se apoiar em uma encosta íngreme e uma cabra, amarrada a um boi, poderia ajudar a conduzir o animal maior até a encosta de uma colina enquanto transporta uma série de painéis solares.
“Conforme pensávamos nessas inspirações de animais, percebemos que um dos animais mais simples, o verme, faz movimentos semelhantes aos de um braço, ou uma perna, ou uma espinha dorsal, ou um rabo”, disse o vice-líder da equipe e aluno de pós-graduação do AeroAstro. Michael Brown. “E então a lâmpada se apagou: poderíamos construir todos esses robôs inspirados em animais usando apêndices semelhantes a vermes".
Encaixe
Lordos, que é descendente de gregos, ajudou a cunhar WORMS e escolheu a letra “O” para representar “oligomérico”, que em grego significa “algumas partes”.
“Nossa ideia era que, com apenas algumas peças, combinadas de maneiras diferentes, você poderia misturar e combinar e obter todos esses robôs diferentes”, diz Brooke Bensche, estudante da AeroAstro.
As partes principais do sistema incluem o apêndice, ou sem-fim, que pode ser conectado a uma carroceria, ou chassi, por meio de um “bloco de interface universal” que une as duas partes por meio de um mecanismo de torção e trava. As peças podem ser desconectadas com uma pequena ferramenta que libera os pinos de mola do bloco .
Apêndices e corpos também podem se encaixar em acessórios como um “sapato”, que a equipe projetou na forma de um wok, e um sistema LiDAR que pode mapear os arredores para ajudar um robô a navegar.
“Em iterações futuras, esperamos adicionar mais sensores e ferramentas de encaixe, como guinchos, sensores de equilíbrio e brocas”, diz Jacob Rodriguez, estudante da AeroAstro.
A equipe desenvolveu um software que pode ser adaptado para coordenar vários apêndices. Como prova de conceito, a equipe construiu um robô de seis pernas do tamanho de um kart. No laboratório, eles mostraram que, uma vez montados, os membros independentes do robô funcionavam para andar em terreno plano. A equipe também mostrou que poderia montar e desmontar rapidamente o robô em campo, em um local deserto na Califórnia.
WORMS na lua
Em sua primeira geração, cada apêndice do WORMS mede cerca de 1 metro de comprimento e pesa cerca de 20 quilos. Na gravidade da lua, que é cerca de um sexto da da Terra, cada membro pesaria cerca de 3 libras, que um astronauta poderia facilmente manusear para construir ou desmontar um robô no campo. A equipe planejou as especificações para uma geração maior com apêndices mais longos e um pouco mais pesados. Essas partes maiores podem ser encaixadas para construir bots “pack”, capazes de transportar cargas pesadas.
“Existem muitas palavras da moda que são usadas para descrever sistemas eficazes para a futura exploração espacial: modular, reconfigurável, adaptável, flexível, transversal etc.”, diz Kevin Kempton, engenheiro do Langley Research Center da NASA, que atuou como juiz do Desafio BIG Idea 2022. “O conceito MIT WORMS incorpora todas essas qualidades e muito mais.”
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