La ESA está ayudando a un grupo de estudiantes de Zurich a probar y desarrollar su robot de exploración de salto. Llamado SpaceBok, el robot está diseñado para operar en cuerpos de baja gravedad como la Luna o los asteroides. Se basa en el concepto de "caminata dinámica", algo que usan los animales en la Tierra.
Rovers como Spirit, Opportunity y Curiosity han hecho un gran trabajo explorando Marte. Pero esos vehículos con ruedas tienen sus limitaciones: hay algunos lugares a los que simplemente no pueden llegar. Como el pequeño robot saltador MASCOT nos mostró en la superficie del asteroide Ryugu, los robots saltadores tienen algo que ofrecer.
Un grupo de estudiantes de instituciones en Zurich está desarrollando uno de los exploradores robóticos más avanzados de la historia. SpaceBok es un robot de cuatro patas que se está probando en el centro técnico ESTEC de la ESA en los Países Bajos. Toda la idea está inspirada en los astronautas que fueron a la Luna.
Cuando los astronautas estadounidenses llegaron a la Luna, rápidamente descubrieron que saltar era una forma natural de moverse. La baja gravedad lo convirtió en un modo eficiente de propulsión, al menos para cuerpos de baja masa.
"Para los entornos de baja gravedad de la Luna, Marte o los asteroides, saltar del suelo de esta manera resulta ser una forma muy eficiente de moverse".
Hendrik Kolvenbach del Laboratorio de Sistemas Robóticos de ETH Zurich
El equipo de estudiantes de Zurich, dirigido por el estudiante de doctorado Hendrik Kolvenbach del Laboratorio de Sistemas Robóticos de ETH Zurich, ha estado trabajando en el RobotBok por un tiempo. Su diseño se basa en animales como ciervos y antílopes (Sprinbok) y en cómo se mueven rápidamente en algunas circunstancias.
"En lugar de caminar estático, donde al menos tres patas permanecen en el suelo en todo momento, la caminata dinámica permite caminar con fases de vuelo completas durante las cuales todas las piernas permanecen fuera del suelo", dijo Kolvenbach en un comunicado de prensa.
En el pasado, la construcción de este tipo de robots no era posible. Pero los avances tecnológicos están haciendo posible su desarrollo. "Los animales hacen uso de movimientos dinámicos debido a su eficiencia, pero hasta hace poco, la potencia computacional y los algoritmos requeridos para el control hacían difícil realizarlos en robots", dijo Kolvenbach.
Cuando los astronautas aterrizaron en la Luna, saltar fue una respuesta instintiva a la baja gravedad allí. Pero fue más fácil para ellos; nosotros los humanos tenemos un equilibrio natural. Para los robots, esa capacidad debe ser meticulosamente diseñada e incorporada, al igual que una nave espacial.
“Los astronautas que se movían en la sexta gravedad de la Luna adoptaron saltar instintivamente. SpaceBok podría alcanzar hasta 2 m de altura en gravedad lunar, aunque tal altura plantea nuevos desafíos. Una vez que despega, el robot con patas necesita estabilizarse para volver a descender de forma segura. Básicamente se comporta como una mini nave espacial en este momento ", dice el miembro del equipo Alexander Dietsche.
“Entonces, lo que hemos hecho es aprovechar uno de los métodos que usa un satélite convencional para controlar su orientación, llamado rueda de reacción. Se puede acelerar y desacelerar para desencadenar una reacción igual y opuesta en el propio SpaceBok ”, explica el miembro del equipo Philip Arm.
Aunque los humanos y los animales pueden saltar con facilidad natural, un robot saltador como SpaceBok tiene algunas ventajas. Puede almacenar energía.
"Además, las piernas de SpaceBok incorporan resortes para almacenar energía durante el aterrizaje y liberarla en el despegue, lo que reduce significativamente la energía necesaria para lograr esos saltos", agrega otro miembro del equipo, Benjamin Sun.
Aunque el equipo cree que SpaceBok podría saltar a alturas de 2 metros (6.5 pies) en la Luna, todavía no están allí. Hasta ahora han alcanzado alturas de 1.3 (4.2 pies) metros en gravedad lunar simulada.
La instalación de pruebas en los Países Bajos permite al equipo simular diferentes entornos de gravedad. En los asteroides, el robot puede saltar incluso más de 2 metros y por períodos más largos, pero eso requiere controles aún mejores para realizar aterrizajes seguros.
Otra prueba hizo uso de una superficie extremadamente plana llamada Orbital Robotics Bench for Integrated Technology (ORBIT). ORBIT puede probar SpaceBok en dos dimensiones. En esta prueba, el robot se colocó de lado y se unió a una base flotante. Luego rebotó de lado a lado en ORBIT, para simular la gravedad extremadamente baja de los asteroides.
Las pruebas van bien para SpaceBok. Pero todo esto es una superficie plana, pruebas atados en condiciones de laboratorio. El equipo ha realizado algunas pruebas en superficies irregulares en el Mars Yard de la ESA, pero necesita más pruebas con obstáculos que deben ser saltados. Algo de eso eventualmente se hará al aire libre.
Fuentes:
- Comunicado de prensa: El robot espacial saltador vuela como una nave espacial
- ESA: automatización y robótica
- Space Magazine: un robot de salto alemán-francés acaba de aterrizar en la superficie del asteroide Ryugu
