El robot explorador plegable plano emergente (PUFFER) se inspiró en un diseño de origami. Este pequeño robot podría usarse como explorador de rovers más grandes, ir a lugares que serían peligrosos o de difícil acceso. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Los próximos rovers que exploren otro planeta podrían traer consigo un explorador.
El robot explorador plegable plano emergente (PUFFER) en desarrollo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, se inspiró en el origami. Su diseño liviano es capaz de aplanarse por sí mismo, metiendo las ruedas y arrastrándose hacia lugares en los que los rovers no caben.
Durante el último año y medio, PUFFER ha sido probado en una variedad de terrenos accidentados, desde el desierto de Mojave en California hasta las colinas nevadas de la Antártida. La idea es explorar áreas que podrían ser demasiado riesgosas para que lo haga un rover en toda regla, como pendientes pronunciadas o detrás de dunas de arena.
Está diseñado para deslizarse por pendientes de 45 grados, investigar los voladizos e incluso caer en pozos o cráteres. PUFFER está destinado a ser el asistente resistente de un compañero robot más grande:varios de los microbots se pueden aplanar como tarjetas y apilar uno encima del otro.
Luego, se pueden apagar, apareció y comienza a explorar.
"Pueden hacer ciencia paralela con un rover, para que pueda aumentar la cantidad que hace en un día, "dijo Jaakko Karras, Responsable de proyectos de PUFFER en JPL. "Podemos ver que estos se utilizan en lugares de difícil acceso, apretados debajo de las repisas, por ejemplo."
Los creadores de PUFFER en JPL esperan ver al robot rodar por las arenas de Marte algún día. Pero imaginan que los científicos podrían usarlo aquí mismo en la Tierra, así como.
Carolyn Parcheta, un científico del JPL que usa robots para explorar volcanes, ofreció orientación sobre los instrumentos científicos de PUFFER. Ella dijo que el uso de bots listos para mochilas tiene un enorme potencial para campos como la geología.
"Tener algo tan portátil como una brújula o un martillo de roca significa que puedes hacer ciencia sobre la marcha, " ella dijo.
PUFFER se arrastra debajo de una repisa durante las pruebas de campo. La ventaja de su pequeño tamaño y cuerpo plegable es que el bot puede encajar en espacios pequeños. Eso podría ser útil en el terreno accidentado de otros planetas. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Un prototipo de papel
El cuerpo de PUFFER fue creado por Karras, que estaba experimentando con diseños de origami. Mientras era un estudiante de posgrado en el Laboratorio de Millisistemas Biomiméticos de UC Berkeley, trabajó en el desarrollo de robótica basada en formas naturales, como el movimiento de animales e insectos.
El equipo de PUFFER sustituyó el papel por una placa de circuito impreso, lo mismo dentro de su teléfono inteligente. Eso les permitió incorporar más electrónica, incluidos los instrumentos de control y rudimentarios.
"La placa de circuito incluye tanto la electrónica como el cuerpo, lo que permite que sea mucho más compacto, "dijo Christine Fuller, un ingeniero mecánico de JPL que trabajó en la estructura de PUFFER y probó su confiabilidad. "No hay sujetadores de montaje u otras partes con las que lidiar. Todo está integrado para empezar".
Kalind Carpenter de JPL, que se especializa en movilidad robótica, hizo cuatro ruedas para el bot plegable en una impresora 3-D. Su primer prototipo era poco más que un origami rodante, pero rápidamente se hizo más complejo.
Las ruedas evolucionaron pasando de cuatro a dos, y ganando peldaños que le permitan subir pendientes. También se pueden doblar sobre el cuerpo principal, permitiendo que PUFFER se arrastre. Se añadió una cola para estabilización. Los paneles solares en el vientre de PUFFER le permiten voltearse y recargarse bajo el sol.
El equipo se asoció con el Biomimetic Millisystems Lab, que desarrolló una "caminata deslizante" que mantiene al robot avanzando poco a poco, una rueda a la vez, sin resbalar. Una empresa llamada Distant Focus Corporation, Champaña, Illinois, proporcionó una microimagen de alta resolución lo suficientemente sensible para ver objetos que tienen solo 10 micrones de tamaño, una fracción del diámetro de un cabello humano.
Pronto, PUFFER estaba listo para una prueba de manejo.
Del Mojave a Marte
Una vez que tuvieron un prototipo funcional, el equipo de JPL llevó a PUFFER a pruebas de campo. En Rainbow Basin, California, el robot trepó por pendientes de rocas sedimentarias y bajo voladizos.
PUFFER fue equipado para pruebas de campo en la nieve durante un viaje reciente al Monte Erebus de la Antártida. Crédito:Dylan Taylor
Ese terreno sirve como análogo a los paisajes marcianos. En Marte, los voladizos podrían estar protegiendo a las moléculas orgánicas de la radiación dañina. Laderas marcianas de colores oscuros, que son de interés para los científicos, son otro objetivo potencial.
En un camino de tierra llano, PUFFER puede conducir alrededor de 2, 050 pies (625 metros) con una carga de batería. Eso podría fluctuar un poco según la cantidad de instrumentos a bordo que se utilicen.
Además de las condiciones del desierto, PUFFER está preparado para la nieve. Carpenter diseñó ruedas más grandes y una cola de pez plana para ayudarlo a atravesar terrenos invernales. Hasta aquí, ha sido probado en una estación de esquí en Grand Junction, Colorado; Gran oso, California; y en el monte Erebus, un volcán activo en la Antártida.
Una de las pruebas de campo más recientes de PUFFER no fue particularmente desafiante, pero aún puede considerarse un éxito:el Consumer Electronics Show. En el piso de un centro de convenciones en Las Vegas, atrajo multitudes de admiradores de la tecnología encantados.
PUFFER crece
El siguiente paso es convertir a PUFFER en científico. El equipo de JPL está considerando agregar una serie de instrumentos que le permitirían tomar muestras de agua en busca de material orgánico, o un espectrómetro para estudiar la composición química de su entorno.
También se está haciendo más grande. Los diseños futuros pueden ser tan grandes como una caja de pan, sacrificando su tamaño de microbot para mayor robustez.
Lo más emocionante de todo sería hacer que PUFFER sea más inteligente. Ahora, funciona con Bluetooth y se puede controlar de forma remota. Pero Carpenter dijo que les gustaría agregar autonomía, permitiendo que un enjambre de PUFFERs lleve a cabo ciencia como un equipo móvil.
"Si Curiosity tuviera una pila de PUFFER a bordo, cada uno de ellos podría ir a lugares separados, y el rover iría al más interesante, "Dijo Carpenter.
El equipo tiene la esperanza de que PUFFER pueda terminar en una futura misión planetaria. Ya incluye muchos materiales compatibles con Marte en su construcción, incluida la tecnología heredada de los vikingos, Misiones Pathfinder y Phoenix.
Por ejemplo, El cuerpo de PUFFER está envuelto en Nomex, un tejido resistente utilizado en las bolsas de aire que protegían a los rovers Spirit y Opportunity de la NASA cuando aterrizaban en Marte. Los bomberos también utilizan Nomex para repeler el calor, lo que significa que PUFFER podría sobrevivir castigando las altas temperaturas. Una empresa llamada Pioneer Circuits, Santa Ana, California, ayudó a integrar el Nomex en las placas de circuito plegables.
"Pequeños exploradores robóticos como PUFFER podrían cambiar la forma en que hacemos ciencia en Marte, "Karras dijo." Como Sojourner antes, creemos que es un avance emocionante en el diseño robótico ".
