A ESA está ajudando um grupo de estudantes de Zurique a testar e desenvolver seu robô de exploração saltitante. Chamado SpaceBok, o robô foi projetado para operar em corpos de baixa gravidade como a Lua ou asteróides. É baseado no conceito de "caminhada dinâmica", algo que os animais da Terra usam.
Rovers como Spirit, Opportunity e Curiosity fizeram um ótimo trabalho explorando Marte. Mas esses veículos com rodas têm suas limitações: há alguns lugares onde eles simplesmente não conseguem chegar. Como o pequeno robô de salto MASCOT nos mostrou a superfície do asteróide Ryugu, os robôs de salto têm algo a oferecer.
Um grupo de estudantes de instituições em Zurique está desenvolvendo um dos mais avançados exploradores robóticos de todos os tempos. O SpaceBok é um robô de quatro patas que está sendo testado no centro técnico ESTEC da ESA na Holanda. A idéia toda é inspirada nos astronautas que foram à Lua.
Quando os astronautas americanos chegaram à Lua, rapidamente descobriram que saltar era uma maneira natural de se movimentar. A baixa gravidade fez dele um modo eficiente de propulsão, pelo menos para corpos de baixa massa.
"Para os ambientes de menor gravidade da Lua, Marte ou asteróides, saltar do chão dessa maneira acaba sendo uma maneira muito eficiente de se locomover."
Hendrik Kolvenbach do Laboratório de Sistemas Robóticos da ETH Zurich
A equipe de estudantes de Zurique, liderada pelo doutorando Hendrik Kolvenbach do Laboratório de Sistemas Robóticos da ETH Zurich, trabalha no RobotBok há algum tempo. Seu design é baseado em animais como veados e antílopes (Sprinbok) e em como eles se movem rapidamente em algumas circunstâncias.
"Em vez de andar estático, onde pelo menos três pernas permanecem no chão o tempo todo, o passeio dinâmico permite andar com fases de vôo completas durante as quais todas as pernas permanecem fora do chão", disse Kolvenbach em comunicado à imprensa.
No passado, a construção desses tipos de robôs não era possível. Mas os avanços na tecnologia estão viabilizando seu desenvolvimento. "Os animais fazem uso de marcha dinâmica devido à sua eficiência, mas até recentemente, o poder computacional e os algoritmos necessários para o controle dificultavam sua realização em robôs", disse Kolvenbach.
Quando os astronautas pousaram na Lua, pular foi uma resposta instintiva à baixa gravidade lá. Mas era mais fácil para eles; nós humanos temos equilíbrio natural. Para os robôs, essa capacidade precisa ser meticulosamente projetada e incorporada, como uma espaçonave.
Os astronautas que se moviam na sexta sexta gravidade da Lua adotaram o salto instintivamente. O SpaceBok poderia potencialmente atingir 2 m de altura em gravidade lunar, embora essa altura represente novos desafios. Uma vez que sai do chão, o robô de pernas precisa se estabilizar para descer novamente com segurança - basicamente está se comportando como uma mini espaçonave neste momento ”, diz Alexander Dietsche, membro da equipe.
"Então, o que fizemos foi aproveitar um dos métodos que um satélite convencional usa para controlar sua orientação, chamado roda de reação. Pode ser acelerado e desacelerado para provocar uma reação igual e oposta no próprio SpaceBok ”, explica o membro da equipe Philip Arm.
Mesmo que humanos e animais possam pular com facilidade natural, um robô de salto como o SpaceBok tem algumas vantagens. Pode armazenar energia.
"Além disso, as pernas do SpaceBok incorporam molas para armazenar energia durante o pouso e liberá-lo na decolagem, reduzindo significativamente a energia necessária para alcançar esses saltos", acrescenta outro membro da equipe, Benjamin Sun.
Embora a equipe pense que o SpaceBok possa saltar a 2 metros de altura na Lua, eles ainda não estão lá. Até agora, eles atingiram alturas de 1,3 (4,2 pés) de gravidade lunar simulada.
A instalação de testes na Holanda permite que a equipe simule diferentes ambientes de gravidade. Nos asteróides, o robô pode saltar até mais de 2 metros e por períodos mais longos, mas isso exige controles ainda melhores para realizar aterrissagens seguras.
Outro teste fez uso de uma superfície extremamente plana chamada Banco de Robótica Orbital para Tecnologia Integrada (ORBIT.) O ORBIT pode testar o SpaceBok em duas dimensões. Neste teste, o robô foi colocado de lado e preso a uma base flutuante. Depois, saltou de um lado para o outro no ORBIT, para simular a gravidade extremamente baixa dos asteróides.
Os testes estão indo bem para o SpaceBok. Mas tudo isso é teste de superfície plana e amarrado em condições de laboratório. A equipe fez alguns testes em superfícies irregulares no Mars Yard da ESA, mas precisa de mais testes com obstáculos que precisam ser ultrapassados. Parte disso acabará sendo feita ao ar livre.
Fontes:
- Comunicado de imprensa: O robô espacial saltitante voa como uma nave espacial
- ESA: Automação e Robótica
- Space Magazine: Um robô alemão-francês pulando na superfície do asteróide Ryugu
