Cómo Trabajan Los Robonautas

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Los astronautas robots podrán trabajar en el espacio de manera mucho más eficiente que las personas. ¡aprenda cómo funcionarán!

Es difícil imaginar una empresa más dramática que los viajes espaciales, en los que las almas valientes se sellan en increíbles vehículos y son lanzadas por explosiones controladas en un entorno hostil a toda vida conocida, todo en nombre de la ciencia y la audacia humana.

El aterrizar una nave espacial en la luna no habría sido lo mismo sin los astronautas. A través de sus comentarios, las personas en la Tierra que observaban las imágenes en blanco y negro del paisaje lunar compartían una conexión con lo eterno y lo extraterrestre. Su viaje nos dotó de una experiencia común más grande que cualquier cosa que Hollywood pudiera crear, porque era real.

Los viajes espaciales afectan a los astronautas porque el cuerpo humano no es adecuado para las duras condiciones que rigen los reinos más allá de nuestra atmósfera. Dentro de una cápsula o lanzadera, los viajeros espaciales deben hacer ejercicio regularmente para evitar la pérdida de densidad ósea y la atrofia muscular causada por períodos prolongados de microgravedad. Los compartimentos de la tripulación deben presurizarse con la mezcla correcta de gases respirables y vapor de agua, y los sistemas deben circular y revitalizar esos gases para mantener el aire respirable. La temperatura también debe regularse cuidadosamente, por no decir nada de los sistemas para suministrar alimentos y agua y eliminar los desechos.

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En el exterior, los astronautas encuentran temperaturas que pueden oscilar entre 248 grados F (120 grados C) y menos 148 grados F (menos 100 grados C), y eso está cerca de la Tierra. La temperatura del espacio profundo cae a menos 454 grados F (menos 270 grados C). Sin la atmósfera de la Tierra para protegerlos de la radiación solar, los astronautas sobreviven usando trajes espaciales voluminosos que cuestan millones de dólares cada uno y no son prácticos en una emergencia. Si la Estación Espacial Internacional (ISS) fuera golpeada por un objeto y necesitara ser reparada de inmediato, a un astronauta le tomaría horas prepararse para una caminata espacial y realizar reparaciones [fuente: Coulter, "Robonaut 2 Set to Launch in February"].

La NASA y otros programas espaciales reconocen la fragilidad del cuerpo humano y están trabajando en formas de aprovechar al máximo el tiempo de sus astronautas mientras reducen su exposición al peligro. Uno de los enfoques más emocionantes actualmente en curso ha dado lugar a una nueva clase de astronautas, uno más adecuado para sobrevivir fuera de la nave espacial.

En este artículo, aprenderemos sobre el desarrollo de estos astronautas robóticos, o robonautas, y cómo ayudarán a los humanos en el espacio.

Yo, robonauta

Las sondas robóticas y los rovers han estado viajando a Marte desde antes de aterrizar en la luna. En 1965, Mariner IV Enviamos de vuelta las primeras imágenes de corto alcance del planeta rojo. En 1997, el Pionero El rover proporcionó detalles sin precedentes sobre la atmósfera y la superficie marciana. Además, quién puede olvidar las notables aportaciones de Espíritu y Oportunidad, ¿los dos rovers Mars lanzados en el verano de 2003 que superaron su misión original?

La NASA ha basado sus astronautas robóticos en un diseño humanoide. El primero de estos, Robonauta 1 (alias R1), presentaba una cabeza, dos ojos, dos brazos y dos manos de cinco dígitos. Los diseñadores protegieron la cabeza de R1 con un casco de resina epoxi y montaron la cabeza en un cuello articulado, lo que le permitió girar de lado a lado y mirar hacia arriba y hacia abajo. Dentro del robonauta pionero, se entregaron dos cámaras de video. visión en estéreo al operador y habilitado R1 para rastrear objetos. Stereovision imita la visión humana comparando imágenes de un "ojo" derecho e izquierdo (cámara) y utilizando paralaje - la diferencia aparente en la posición de un objeto causada por el ángulo de visión diferente de cada ojo - para determinar la profundidad y detectar el movimiento. Los brazos de R1 eran capaces de un mayor rango de movimiento que los brazos humanos y tenían más de 150 sensores cada uno.

La NASA comenzó la construcción del R1 en 1997, y sirvió como plataforma experimental en pruebas de laboratorio y de campo hasta 2006. Fue una prueba de concepto exitosa, pero nunca abandonó el laboratorio.

En 2006, la NASA firmó un acuerdo con General Motors para producir Robonaut 2 (R2). GM también estaba desarrollando robots diestros en ese momento y había trabajado con la NASA en el rover lunar. La NASA presentó R2 en febrero de 2010, y el robonauta viajó a su hogar permanente en la Estación Espacial Internacional el 24 de febrero de 2011, en una de las misiones finales del transbordador espacial.

Al igual que R1, R2 está diseñado para ayudar a los seres humanos y para automatizar tareas repetitivas, aburridas o agotadoras, como configurar las herramientas y el equipo necesarios para las misiones, liberar a los astronautas para que se concentren en tareas para las que solo están calificados.

Piense en R2 como R1-plus: más pequeño, más barato, más avanzado y capaz de sobrevivir a los rigores del lanzamiento y del espacio. R2 entrega más de 350 sensores, 40 de los cuales utiliza para detectar sus alrededores. Eso incluye cuatro cámaras de luz visible en sus ojos y una quinta cámara infrarroja en su boca para ayudar a la percepción de profundidad. Su estómago contiene 38 procesadores informáticos.Aunque su fuerza está a la par con R1, puede levantar alrededor de 20 libras (9 kilogramos), R2 es más hábil con sus prácticos apéndices: mientras que las manos de R1 eran similares a las manos enguantadas de un astronauta, las R2 son más como manos humanas sin guantes.

R2 puede manipular una manta, recoger un sobre y agarrar una mancuerna, pero su destreza es mayor que la suma de sus partes. Los usuarios pueden controlar la rigidez de la junta del R2, lo que le da a R2 una ventaja sobre los robots típicos "de posición controlada", como los robots de ensamblaje de automóviles, que carecen de "ceder" en sus sistemas y deben alinearse perfectamente para hacer su trabajo. Tal robot estaría mal por poner una clavija en un agujero; incluso una ligera desalineación podría hacer que se golpee la clavija en el área alrededor del agujero. R2, a la inversa, puede "sentir" su camino a casa, mover la clavija suavemente hacia adelante y hacer correcciones pequeñas y deslizantes si están desalineadas, como lo haría un humano. La flexibilidad de R2 también lo hace más seguro para sus compañeros humanos, que pueden detener su movimiento sin mucha fuerza, evitando así lesiones.

Aquí están las especificaciones para Robonaut 1 y 2:

Presupuesto Robonauta 1Robonaut 2
Altura6.23 pies (1.9 metros)3.33 pies (1.0 metros) (cintura con cabeza)
Peso410 libras (182 kilogramos)330 libras (150 kilogramos)
Materiales estructuralesMayormente aluminio con acolchado de Kevlar y teflón para protegerlo de incendios y escombrosPrincipalmente aluminio con acero, fibra de carbono niquelado y no metálicos.
Plataforma de computaciónProcesador PowerPC38 procesadores PowerPC
Sistema operativoVxWorksVxWorks

Robonautas: ¿Controlando el futuro del espacio?

Mas alla de la nasa

Cualquiera que sea el futuro de los robonautas, la competencia se está calentando como una lanzadera en la reentrada.

  • La Agencia Espacial Europea está actualizando su Eurobot con cuatro ruedas, dos brazos, manos intercambiables con herramientas, un avanzado sistema de navegación, cámaras y sensores. La agencia también está considerando la posibilidad de transformar parcialmente los robots, como un rover con ruedas que se convierten en pies.
  • China espera enviar un rover no tripulado a la luna para 2012 y lanzar una misión robótica para recuperar muestras para 2017.
  • Japón ha dicho que quiere poner un robot bípedo en la luna para 2015 y construir una base lunar para 2030.

El Robonaut 2 (R2), al igual que su predecesor, se controla mediante la telepresencia, en la cual una persona, ya sea un astronauta o un operador en el control de la misión, guía al robot de forma remota mientras mira a través de sus ojos a través de cámaras a bordo. El operador puede usar guantes para operar las manos de R2, o controlar los movimientos de la cabeza de R2 usando un casco conectado de forma remota a la cabeza del robot.

Sin embargo, R2 no es una simple marioneta. Al igual que los rovers de Marte, el robonauta también opera con autonomía supervisada, lo que significa que viene cargado con secuencias de comandos (scripts) que le dicen cómo realizar ciertas tareas de forma autónoma. Un operador monitorea su progreso durante estas acciones y puede hacer las correcciones necesarias en tiempo real. La esperanza es que R2 algún día se graduará de robo-aprendiz a robo-empleado y requerirá muy poca observación o dirección.

Al igual que R1, los cerebros de R2 consisten en una serie de procesadores PowerPC, una tecnología utilizada en otras aplicaciones espaciales, que ejecutan el sistema operativo en tiempo real VxWorks. La NASA dice que esta combinación ofrece computación flexible y soporta diversas actividades de desarrollo. El software del sistema está escrito en C y C ++. El software ControlShell ayuda al proceso de desarrollo y proporciona un entorno de desarrollo gráfico, que mejora la comprensión de los investigadores del sistema y el código.

Inicialmente, R2 se limitará a un laboratorio en la Estación Espacial Internacional. Allí, realizará pruebas utilizando una serie de tableros con interruptores, mandos y conectores como los que operan los astronautas. Los ingenieros en el terreno enviarán actualizaciones de hardware y software según sea necesario. Con el tiempo, el R2 estará equipado con una pata o patas completas con dedos de los pies que se ajusten a las patas incorporadas en las paredes de la estación, lo que permitirá al R2 escalar mientras deja sus manos libres para transportar equipos o realizar tareas.

Eventualmente, R2 recibirá equipos de actividad extravehicular (EVA) y podrá realizar caminatas espaciales fuera de la estación. Luego podrá configurar sitios de trabajo y reducir el tiempo que los humanos deben pasar afuera. Debido a que puede hacer una transición mucho más rápida hacia el exterior que los astronautas, R2 también podrá responder a emergencias. La NASA está trabajando en una batería (actualmente, el R2 tiene que estar conectado) para aumentar el alcance del R2, y los futuros robonautas podrían equiparse con ruedas o incluso un jetpack para misiones de exploración y mantenimiento. Los robots diestros como R2 no se limitarán a explorar el espacio: un día, podrían ingresar a lugares peligrosos en la Tierra en lugar de humanos, como volcanes y plantas nucleares.

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Más grandes enlaces

  • Centro Espacial Johnson
  • Canal de YouTube Robonaut de la NASA
  • Página de inicio de robótica de la NASA
  • Página de inicio de Robonaut 2
  • RoboSapiens: Robonaut

Fuentes

  • Chang, Kenneth. "La misión de la NASA es enviar un robot a la luna". Los New York Times. 1 de noviembre de 2010. (3 de mayo de 2011)
    //nytimes.com/2010/11/02/science/space/02robot.html
  • Coulter, Dauna. "La NASA esboza grandes planes para un robot humanoide". NASA Science News. 29 de abril de 2010. (4 de mayo de 2011)
    //science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2010/29apr10_r2/
  • Coulter, Dauna. "Robonaut 2 se lanzará en febrero". NASA Science News. 31 de enero de 2011. (4 de mayo de 2011)
    //science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/31jan_r2/
  • Dean, Brandi. Oficina de Asuntos Públicos, NASA - Johnson Space Center. Correspondencia personal. 5 al 10 de mayo de 2011.
  • Agencia Espacial Europea. "Los robots transforman el trabajo en el espacio". 1 de septiembre de 2010. (3 de mayo de 2011)
    //esa.int/esaKIDSen/SEMKH5WNPBG_LifeinSpace_0.html
  • General Motors (a través de PR NewsWire). "Robonaut 2 llega a la estación espacial internacional". Los New York Times. 25 de febrero de 2011. (2 de mayo de 2011)
    //markets.on.nytimes.com/research/stocks/news/press_release.asp
    ? docTag = 201102250900PR_NEWS_USPRXDE54767 & feedID = 600 &
    press_symbol = 27294563
  • Jha, Alok. "Conoce a Robonaut 2, Asistente de astronauta". The Guardian (Reino Unido). 2 de noviembre de 2010. (3 de mayo de 2011)
    //guardian.co.uk/science/2010/nov/02/robonaut-2-international-space-station
  • Mehling, Joshua. Ingeniero de proyectos Robonaut. Correspondencia personal. 9 de mayo de 2011.
  • Moseman, Andrew. "Consorcio japonés: enviaremos un robot humanoide para que camine sobre la Luna". Descubre el blog de la revista 80 Beats. 4 de mayo de 2010. (3 de mayo de 2011)
    //blogs.discovermagazine.com/80beats/2010/05/04/japanese-consortium-well-send-a-humanoid-robot-to-walk-on-the-moon/
  • NASA. "Operación autónoma de ISS Task Board". 18 de febrero de 2011. (4 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=Z0k8YVTrXVs
  • NASA. "Vuelo espacial humano: control ambiental y sistema de soporte vital". (17 de mayo de 2011)
  • NASA. "#NASATweetup: STS-133 Discovery - Robonaut 2 Demo Part I." 4 de noviembre de 2010. (5 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=Z78QUUioRzI
  • NASA. "#NASATweetup: STS-133 Discovery - Robonaut 2 Demo Part II". 5 de noviembre de 2010. (5 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=bJ187uUib2o
  • NASA. "#NASATweetup: STS-133 Discovery - Robonaut 2 Demo Part III". 5 de noviembre de 2010. (5 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=6sXHz3T9rn8
  • NASA. "#NASATweetup: STS-133 Discovery - Robonaut 2 Demo Part IV". 5 de noviembre de 2010. (5 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=69ttCyfgFAY
  • NASA. "La NASA y GM dan un salto gigante en robótica". 13 de julio de 2010. (5 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=hrxcJn_EcG4
  • NASA. "NASAFacts: Robonaut 2". (4 de mayo de 2011)
    //nasa.gov/pdf/464887main_Robonaut2FactSheet.pdf
  • NASA. "La NASA lanzará R2 para unirse a la tripulación de la estación espacial". 13 de julio de 2010. (3 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=vfhS_st5ams
  • NASA. "Robonaut 2". (2 de mayo de 2011)
    //robonaut.jsc.nasa.gov/
  • NASA. "Robonaut 2: A Dream Realized". 2 de marzo de 2011. (2 de mayo de 2011)
    //youtube.com/watch?v=kepkSnrSec0
  • Vause, John. "Los ambiciosos planes de China en el espacio". CNN. 26 de noviembre de 2007. (4 de mayo de 2011)
    //articles.cnn.com/2007-11-26/tech/china.space.race_1_chang-e-helium-3-lunar-orbiter?_s=PM:TECH


Suplemento De Vídeo: LM 040414 - Llamadas gratuitas, Publicidad Twitter, Robonauta cirujano, Terquedad regia.




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