Robonauta

Robot humanoide
Dos robots Robonaut 2

Un robonauta es un robot humanoide , parte de un proyecto de desarrollo llevado a cabo por el Laboratorio de Robótica Dexterous en el Centro Espacial Lyndon B. Johnson (JSC) de la NASA en Houston , Texas . Robonaut se diferencia de otros robots espaciales actuales en que, mientras que la mayoría de los sistemas robóticos espaciales actuales (como brazos robóticos, grúas y vehículos de exploración) están diseñados para mover objetos grandes, las tareas de Robonaut requieren más destreza.

La idea central detrás de la serie Robonaut es que una máquina humanoide trabaje junto a los astronautas . Su forma y destreza están diseñadas de tal manera que Robonaut "sea capaz de realizar todas las tareas requeridas de un miembro de la tripulación con traje EVA". [1]

La NASA afirma que "los robonautas son esenciales para el futuro de la NASA a medida que avanzamos más allá de la órbita terrestre baja ", [2] y R2 proporcionará datos de rendimiento sobre cómo un robot puede trabajar codo a codo con los astronautas. [3]

La última versión de Robonaut, R2, fue entregada a la Estación Espacial Internacional (ISS) por la misión STS-133 en febrero de 2011. [2] El primer robot construido en Estados Unidos en la ISS, R2 es un torso robótico diseñado para ayudar con las EVAs de la tripulación y puede sostener las herramientas que utiliza la tripulación. [3] Sin embargo, Robonaut 2 no tiene la protección adecuada necesaria para existir fuera de la estación espacial y se requerirían mejoras y modificaciones para permitirle moverse por el interior de la estación. [3]

A partir de 2018, [actualizar]la NASA planeó devolver la R2 para reparaciones y luego relanzarla. [ necesita actualización ]

Robonauta 1

El Robonaut 1 (R1) fue el primer modelo. Las dos versiones del Robonaut (R1A y ​​R1B) tuvieron muchos socios, incluida la DARPA . Ninguno fue enviado al espacio. Otros diseños para el Robonaut proponen usos para la teleoperación en superficies planetarias, donde el Robonaut podría explorar una superficie planetaria mientras recibía instrucciones de los astronautas en órbita por encima. [4] El Robonaut B se presentó en 2002, el R1B es una versión portátil del R1. [5] El R1 tenía varios cuerpos inferiores. Uno de ellos era la Zero-G Leg, que si el Robonaut estaba trabajando en la estación espacial trepaba usando los pasamanos externos y luego usaba su pierna de gravedad cero para engancharse a la estación usando un zócalo WIF. Otra era la Robotic Mobility Platform (RMP), desarrollada en 2003, [6] es una base con dos ruedas que usa un Segway PT . [7] Y el Centaur 1 de cuatro ruedas, que se desarrolló en 2006. [8] [9] Robonaut ha participado en pruebas de campo de Estudios de Investigación y Tecnología del Desierto de la NASA en el desierto de Arizona. [10]

En 2006, la empresa automovilística General Motors manifestó su interés en el proyecto y propuso colaborar con la NASA. En 2007 se firmó un acuerdo de la Ley Espacial que permitía a GM y la NASA trabajar juntas en la próxima generación de Robonaut. [11]

Robonauta 2

R2 se mueve por primera vez a bordo de la ISS.

En febrero de 2010, Robonaut 2 (R2) fue presentado al público. R2 es capaz de alcanzar velocidades cuatro veces más rápidas que R1, es más compacto, más diestro e incluye un rango de detección más profundo y amplio. [12] Puede mover sus brazos hasta 2 m/s, tiene una capacidad de carga de 40 libras y sus manos tienen una fuerza de agarre de aproximadamente 5 libras por dedo. Hay más de 350 sensores y 38 procesadores PowerPC en el robot. [13]

Los miembros de la tripulación de la estación podrán operar a R2, al igual que los controladores en tierra; ambos lo harán mediante telepresencia . Una de las mejoras con respecto a la generación anterior de Robonaut es que R2 no necesita supervisión constante. En previsión de un destino futuro en el que los retrasos de distancia y tiempo harían problemática la gestión continua, R2 fue diseñado para que se le asignaran tareas y luego las llevara a cabo de forma autónoma con comprobaciones periódicas de estado. [11] Aunque no se ha duplicado todo el rango de movimiento y sensibilidad humanos, la mano del robot tiene 12 grados de libertad , así como 2 grados de libertad en la muñeca. [14] El modelo R2 también utiliza sensores táctiles en las puntas de sus dedos. [15]

El R2 fue diseñado como un prototipo para ser utilizado en la Tierra, pero los administradores de la misión quedaron impresionados con el R2 y decidieron enviarlo a la ISS. [11] Se realizaron varias mejoras para calificarlo para su uso dentro de la estación. Los materiales de la piel exterior se cambiaron para cumplir con los requisitos de inflamabilidad de la estación, se agregó blindaje para reducir la interferencia electromagnética, se actualizaron los procesadores para aumentar la tolerancia a la radiación del robot, los ventiladores originales se reemplazaron por otros más silenciosos para adaptarse a los requisitos de ruido de la estación y el sistema de energía se recableó para funcionar con el sistema de corriente continua de la estación en lugar de la corriente alterna que se usa en tierra. [11]

Robonaut siendo mejorado en órbita

En el diseño del robot R2 se utilizará un generador de imágenes tridimensionales de tiempo de vuelo junto con un par de cámaras estéreo para proporcionar información de profundidad e imágenes estéreo visibles al sistema. Esto permite que el R2 "vea", lo que es una de las condiciones básicas para cumplir con sus tareas. Para integrar los distintos tipos de datos de los sensores en un único entorno de desarrollo, se utiliza el software de procesamiento de imágenes Halcon 9.0 de MVTec Software (Múnich, Alemania [1]). [16]

Pruebas en la ISS 2011

El 24 de febrero de 2011, el Robonaut 2 fue lanzado en la misión STS-133 y entregado a la ISS . El 22 de agosto, el R2 se puso en marcha por primera vez mientras se encontraba en órbita terrestre baja. [17] Esto se denominó "remojo de energía", que es una prueba del sistema de energía únicamente sin movimiento. El 13 de octubre, el R2 se movió por primera vez mientras estaba en el espacio. [18] Las condiciones a bordo de la estación espacial proporcionan un campo de pruebas para que los robots trabajen hombro con hombro con las personas en microgravedad. Una vez que esto se haya demostrado dentro de la estación, se pueden agregar actualizaciones de software y cuerpos inferiores, lo que permitirá al R2 moverse por el interior de la estación y realizar tareas de mantenimiento, como aspirar o limpiar filtros. [11] Se entregó un par de piernas a la ISS en SpX-3 en abril de 2014. Se planeó lanzar la mochila de batería en un vuelo posterior en verano/otoño de 2014. [19] [ necesita actualización ]

Se podrían añadir más mejoras para permitir que el R2 funcione en el vacío del espacio, donde podría ayudar a los astronautas a realizar reparaciones, realizar ampliaciones en la estación o llevar a cabo experimentos científicos. Inicialmente no había planes para devolver el R2 a la Tierra. [11]

2018 Reparación y posible relanzamiento

La NASA anunció el 1 de abril de 2018 que R2 regresaría a la Tierra en mayo de 2018 con CRS-14 Dragon para su reparación y posterior relanzamiento en aproximadamente un año. [20] A partir de 2018, [actualizar]la NASA planeó devolver R2 para reparaciones y luego relanzarlo. [ necesita actualización ]

La experiencia de la NASA con R2 en la estación les ayudará a comprender sus capacidades para posibles misiones al espacio profundo.

Proyecto M (R2 en la luna)

A finales de 2009, el Centro Espacial Johnson anunció una propuesta de misión denominada Proyecto M que, de haber sido aprobada, habría tenido el objetivo de aterrizar un robot R2 en la Luna en un plazo de 1.000 días. [21] [22]

Véase también

Referencias

  1. ^ JL Rochlis; John-Paul Clarke; SM Goza. (2001). "TELEROBÓTICA EN ESTACIONES ESPACIALES: DISEÑO DE UNA INTERFAZ HUMANO-ROBOT AIAA 2001-5110" (PDF) .
  2. ^ ab "Página de inicio de Robonauta". NASA . Consultado el 27 de mayo de 2011 .
  3. ^ abc "Misión Robonauta Robonauta ISS". NASA. Archivado desde el original el 31 de mayo de 2011 . Consultado el 27 de mayo de 2011 .
  4. ^ Wethington, Nicholos (3 de diciembre de 2007). "Los futuros exploradores de Marte podrían ver el planeta sólo desde la órbita". Universe Today . Consultado el 12 de agosto de 2009 .
  5. ^ Ambrose, Robert. "Robonaut" (PDF) . Centro Espacial Johnson. Archivado desde el original (PDF) el 21 de julio de 2011.
  6. ^ "Manipulación móvil con el Robonaut de la NASA" (PDF) . Conferencia internacional sobre robótica y automatización. Abril de 2004. Archivado desde el original (PDF) el 24 de junio de 2010. Consultado el 26 de junio de 2011 .
  7. ^ Malik, Tariq (20 de octubre de 2004). "La plataforma Segway pone a los robots en movimiento". USA Today . Consultado el 1 de noviembre de 2010. La plataforma robótica autoequilibrada de Segway ocupa aproximadamente 2 pies cuadrados y viene equipada con software y electrónica de interfaz necesarios para recibir, procesar y ejecutar comandos desde una carga útil robótica a bordo.
  8. ^ "Robonauta". NASA . Consultado el 26 de junio de 2011 .
  9. ^ "Robonaut: Proyecto M, libro blanco". NASA . Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010.
  10. ^ Berger, Brian (27 de noviembre de 2006). «La NASA prueba robots para la exploración lunar». NBC News . Archivado desde el original el 26 de marzo de 2014. Consultado el 24 de junio de 2011 .
  11. ^ abcdef "Robonaut 2: hoja informativa" (PDF) . NASA . Consultado el 25 de junio de 2011 .
  12. ^ "Robonauta 2". NASA . Consultado el 25 de junio de 2011 .
  13. ^ José, Imelda B.; Aguirre, Edwin L. (23 de febrero de 2011). "El primer robot astronauta de la NASA". Cielo y telescopio .
  14. ^ Lovchik, CS; Diftler, MA (1999). La mano del Robonauta: una mano robótica diestra para el espacio. Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Automatización. Vol. 2. págs. 907–912. doi :10.1109/ROBOT.1999.772420.
  15. ^ O'Malley, MK ; Ambrose, RO (2003). "Aplicaciones de retroalimentación háptica para Robonaut". Robot industrial . 30 (6): 531–542. doi :10.1108/01439910310506800. ISSN  0143-991X.
  16. ^ Kreutzer, Lutz (1 de mayo de 2012). "El software de visión permite que un robot de la NASA pueda ver". Photonics Spectra .
  17. ^ "Bienvenidos a bordo del Robonaut 2". NASA. 19 de septiembre de 2011. Archivado desde el original el 12 de diciembre de 2021. Consultado el 3 de noviembre de 2011 .
  18. ^ "Primer movimiento del Robonaut 2 en la ISS". NASA. 2 de noviembre de 2011. Archivado desde el original el 12 de diciembre de 2021. Consultado el 3 de noviembre de 2011 .
  19. ^ "Twitter: AstroRobonauta". NASA. 12 de marzo de 2014 . Consultado el 29 de marzo de 2014 .
  20. ^ G., Chris (1 de abril de 2018). "Tweet del editor en jefe de NASA Spaceflight". #Robonaut dejó de encenderse. Se solucionó el problema con la tripulación. Se detectó una falla eléctrica. Volverá a CRS-14 el mes que viene para su reparación. Debería volver a lanzarse en aproximadamente un año para regresar a la ISS. #SpaceX #Falcon9 #Dragon #CRS14
  21. ^ Atkinson, Nancy (5 de febrero de 2010). "¿La NASA enviará robots a la Luna con el "Proyecto M"?". Universe Today .
  22. ^ Chang, Kenneth (1 de noviembre de 2010). "En la NASA, una misión silenciosa para enviar un robot humanoide a la Luna". New York Times . Consultado el 1 de noviembre de 2010. Ya existe un robot humanoide diestro (al menos la mitad superior): Robonaut 2, desarrollado por la NASA y General Motors, está a bordo del transbordador Discovery, programado para despegar el miércoles.

Lectura adicional

  • RO Ambrose, H. Aldridge, RS Askew, R. Burridge, W. Bluethman, MA Diftler, C. Lovchik, D. Magruder, F. Rehnmark, ROBONAUT: el humanoide espacial de la NASA Archivado el 2 de octubre de 2012 en Wayback Machine , IEEE Intelligent Systems Journal, vol. 15 , n.º 4, págs. 57-63, julio/agosto de 2000, doi : 10.1109/5254.867913.
  • MA Diftler, CJ Culbert y RO Ambrose, "Evolución del sistema de control de robonautas de la NASA/DARPA", en IEEE International Conf. Robotics Automation , págs. 2543–2548, 2003.
  • G. Landis, "Teleoperación desde la órbita de Marte: una propuesta para la exploración humana", Acta Astronautica, vol. 61, núm. 1, 59-65 (enero de 2008); también artículo IAC-04-IAA.3.7.2.05, 55.º Congreso de la Federación Astronáutica Internacional (2004). (La NASA dispone de una versión popular).
  • JL Rochlis, John-Paul Clarke, SM Goza. TELEROBÓTICA EN ESTACIONES ESPACIALES: DISEÑO DE UNA INTERFAZ HUMANO-ROBOT AIAA 2001-5110
  • Página de inicio de Robonaut
  • Comunicado de prensa y hoja informativa de la NASA sobre Robonaut2
  • Nota de prensa del director general de Robonaut2
  • Sitio web antiguo de Robonaut
  • Robonaut 2 listo para la Estación Espacial Internacional - 14 de abril de 2010 Archivado el 2 de noviembre de 2013 en Wayback Machine
  • Artículo detallado sobre Robonaut en NASASpaceFlight.com
  • Robonaut: un asistente robótico para astronautas
  • Presentación de diapositivas con la descripción general de Robonaut 2 Archivado el 31 de julio de 2016 en Wayback Machine

Vídeos

  • Descripción general de la NASA/GM sobre el R2
  • La NASA lanzará el R2 para unirse a la tripulación de la Estación Espacial - 12 de abril de 2010
  • Animación de un Robonauta que muestra el trabajo de EVA en la ISS
  • Animación de un Robonauta con patas teleoperadas en la Luna
  • Animación de un centauro Robonauta instalando una planta de energía nuclear en la luna
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