Los rovers de Marte de la NASA se esfuerzan por realizar descubrimientos científicos revolucionarios mientras atraviesan el paisaje marciano. Al mismo tiempo, las tripulaciones que operan los rovers hacen todo lo posible para protegerlos y los miles de millones de dólares detrás de la misión. Este equilibrio entre el riesgo y la recompensa impulsa las decisiones sobre adónde van los rovers, los caminos que toman para llegar allí y la ciencia que descubren.
Investigadores del Instituto de Robótica (RI) de la Facultad de Ciencias de la Computación han desarrollado un nuevo enfoque para equilibrar los riesgos y el valor científico de enviar rovers planetarios a situaciones peligrosas.
David Wettergreen, profesor investigador del RI, y Alberto Candela, quien obtuvo su Ph.D. en robótica y ahora es científico de datos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, presentará su trabajo, “Un enfoque de la ciencia y la exploración de vehículos planetarios conscientes del riesgo”, en la Conferencia internacional IEEE y RSJ sobre sistemas y robots inteligentes a finales de este mes en Kioto , Japón El documento también se publica en IEEE Robotics and Automation Letters.
“Analizamos cómo equilibrar el riesgo asociado con ir a lugares desafiantes con el valor de lo que podría descubrir allí”, dijo Wettergreen, quien ha trabajado en la exploración planetaria autónoma durante décadas en la Universidad Carnegie Mellon. “Este es el siguiente paso en la navegación autónoma y en la producción de más y mejores datos para ayudar a los científicos”.
Para su enfoque, Wettergreen y Candela combinaron un modelo utilizado para estimar el valor científico con un modelo que estima el riesgo. El valor científico se estima utilizando la confianza del robot en su interpretación de la composición mineral de las rocas. Si el robot cree que ha identificado rocas correctamente sin necesidad de mediciones adicionales, puede optar por explorar un lugar nuevo. Sin embargo, si la confianza del robot es baja, puede decidir continuar estudiando el área actual y mejorar su modelo mineralógico. Zoë, un rover que durante décadas ha probado tecnologías para la autonomía, utilizó una versión anterior de este modelo durante los experimentos de 2019 en el desierto de Nevada.
Los investigadores determinaron el riesgo a través de un modelo que utiliza la topografía del terreno y los tipos de materiales de composición del terreno para estimar qué tan difícil será para el rover llegar a una ubicación específica. Una colina empinada con arena suelta podría arruinar la misión de un rover, una preocupación real en Marte. En 2004, la NASA aterrizó los rovers gemelos, Spirit y Opportunity, en Marte. La misión de Spirit terminó en 2009 cuando quedó atascado en una duna de arena y sus ruedas resbalaron cuando trató de moverse. La oportunidad continuó y funcionó hasta 2018.
Wettergreen y Candela probaron su marco utilizando datos reales de la superficie de Marte. La pareja envió un rover simulado corriendo por Marte utilizando estos datos, trazando diferentes caminos en función de los riesgos variables y luego evaluó la ciencia obtenida de estas misiones.
“El rover lo hizo muy bien por sí solo”, dijo Candela, describiendo las misiones simuladas a Marte. “Incluso bajo simulaciones de alto riesgo, todavía había muchas áreas para que el rover explorara, y descubrimos que todavía hicimos descubrimientos interesantes”.
Esta investigación se basa en décadas de trabajo de RI investigando la exploración planetaria autónoma. Los documentos que se remontan a la década de 1980 proponen y demuestran métodos que permitirían a los rovers moverse de forma autónoma por la superficie de otros planetas, y la tecnología desarrollada a través de esta investigación se ha utilizado en rovers recientes de Marte.
Los investigadores pioneros en tecnología autónoma de CMU propusieron Ambler, un robot autosuficiente de seis patas que podría priorizar sus objetivos y trazar su propio camino en lugares como Marte. El equipo probó el robot de seis metros de altura a principios de la década de 1990. Siguieron más rovers, incluidos Ratler, Nomad e Hyperion, un rover diseñado para seguir al sol mientras viaja para cargar sus baterías.
Zoë comenzó su trabajo en ambientes hostiles en 2004 y ha viajado cientos de millas en el desierto de Atacama en Chile, un ambiente en muchos aspectos similar a Marte. Para 2012, las misiones de Zoë en el desierto cambiaron para centrarse en la exploración autónoma y las decisiones sobre dónde ir y qué muestras recolectar. Un año después, el rover decidió perforar de forma autónoma el suelo del desierto y descubrió lo que resultaron ser microbios inusuales y altamente especializados, lo que demuestra que la ciencia automatizada puede dar lugar a descubrimientos valiosos.
Candela y Wettergreen esperan probar su trabajo reciente en Zoë durante un próximo viaje al desierto de Utah. La pareja también ve que su investigación hace valiosas contribuciones a la futura exploración lunar. Los científicos podrían utilizar su enfoque como una herramienta para investigar rutas potenciales con anticipación y equilibrar el riesgo de esas rutas con la ciencia que se podría obtener. El enfoque también podría ayudar a una generación de rovers autónomos enviados a la superficie de los planetas para realizar experimentos científicos sin la necesidad de una participación humana continua. El rover podría evaluar el riesgo y la recompensa antes de trazar su propio curso.
“Nuestro objetivo no es eliminar a los científicos, no eliminar a la persona de la investigación”, dijo Wettergreen. “Realmente, el objetivo es permitir que un sistema robótico sea más productivo para los científicos. Nuestro objetivo es recopilar más y mejores datos para que los científicos los utilicen en sus investigaciones”.
Con información de Phys.org
