junio 20, 2024

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El nuevo método puede permitir que equipos de múltiples robots exploren otros planetas de forma independiente y confiable

El nuevo método puede permitir que equipos de múltiples robots exploren otros planetas de forma independiente y confiable

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Se eligió el móvil estilo swing porque tiene un factor de forma pequeño y utiliza componentes de bastidor. Crédito: Sarah Swinton.

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Se eligió el móvil estilo swing porque tiene un factor de forma pequeño y utiliza componentes de bastidor. Crédito: Sarah Swinton.

Si bien los especialistas en robótica han desarrollado sistemas cada vez más sofisticados en las últimas décadas, garantizar que estos sistemas puedan operar de forma autónoma en entornos del mundo real sin contratiempos suele ser difícil. Esto resulta especialmente difícil cuando estos robots están diseñados para desplegarse en entornos complejos, incluido el espacio y otros planetas.

Investigadores de la Universidad de Glasgow desarrollaron recientemente una nueva metodología que podría permitir a equipos de múltiples rovers explorar otros planetas de forma independiente y confiable. Este método fue introducido en A. papel Publicado previamente en arXivIncorpora datos extraídos de diversas fuentes, incluidos datos de imágenes, mapas e información recopilada por sensores, para planificar rutas eficientes para los distintos robots del equipo.

«El uso de un equipo de rovers de exploración planetaria para explorar la superficie de Marte, en lugar de un solo rover, podría aumentar significativamente las capacidades científicas de la misión», dijo a Tech Xplore Sarah Swinton, primera autora del artículo. “Todos los vehículos de exploración planetaria deben utilizar cierto nivel de autonomía, ya que la latencia de comunicación entre la Tierra y Marte hace que sea muy difícil y lento para los humanos realizar acciones de comando. El empleo de un equipo de vehículos pone más énfasis en la autonomía, por ejemplo. Cada vez es más difícil para los operadores humanos coordinar sus comportamientos».

El objetivo principal del último estudio de Swinton y sus colaboradores fue abordar eficazmente un problema de investigación de larga data en robótica: el manejo eficiente de misiones de exploración planetaria autónomas con múltiples robots. Para ello, el equipo desarrolló un esquema de misión de múltiples vehículos que permitiría a un equipo de varios rovers, que son pequeños robots diseñados para la exploración espacial, explorar de forma autónoma, segura y eficiente una región de la superficie de Marte.

«El método que propusimos permite al equipo de robots explorar de forma autónoma la superficie de Marte a través de dos fases principales: creación de mapas y planificación de la misión», explicó Swinton. «En primer lugar, se crea un mapa del entorno utilizando datos del Mars Reconnaissance Orbiter. Usamos específicamente datos del cráter Jezero, donde actualmente opera el rover Perseverance de la NASA».

Después de crear un mapa del entorno que los rovers explorarán en Marte, el planificador del equipo lo analiza y lo divide en diferentes regiones, resaltando partes con terreno que los rovers pueden atravesar con seguridad. Luego, el gráfico se superpone a un mapa de distribución de probabilidad, que resalta la probabilidad de que los rovers encuentren sitios de interés científico en ubicaciones específicas dentro del entorno que están explorando.

«Estos puntos pueden representar rocas que queremos que las naves espaciales tomen muestras», dijo Swinton. «Una vez creado este mapa, nuestro planificador de misión busca en el entorno para determinar una ruta eficiente que aumentará la probabilidad de encontrar puntos de interés. Luego se determina un conjunto coordinado de rutas seguras para cada miembro del equipo del rover».

El esquema de misión con múltiples vehículos desarrollado por Swinton y sus colegas tiene varias ventajas sobre los métodos desarrollados anteriormente. Además de identificar el terreno donde los rovers pueden viajar con seguridad y planificar rutas para su operación autónoma, el gráfico también proporciona información sobre dónde podrían ubicarse sitios de interés científico.

“Nuestro equipo itinerante es capaz de buscar de forma segura y eficiente en todo el sitio de la misión, cubriendo un área de 22.500 metros.2 «En un período de tiempo relativamente corto», dijo Swinton, «también vale la pena señalar que cada rover cubre una distancia de conducción autónoma similar al récord actual de ‘la distancia más larga recorrida por un rover de exploración planetaria sin revisión humana'». Nuestro trabajo también demostró que la eficiencia de la búsqueda mejoró al utilizar el equipo móvil en One Rover”.

Swinton y sus colegas evaluaron su enfoque de mapeo y planificación en una serie de pruebas y simulaciones realizadas utilizando un conjunto de mapas de distribución de probabilidad generados aleatoriamente. Sus resultados fueron muy prometedores y sugirieron que su método podría permitir a un equipo de cinco rovers explorar de forma independiente un área de 22.500 metros cuadrados.2 En Marte en unos 40 minutos.

Si bien el plan se ha aplicado hasta ahora a la exploración de Marte, podría aplicarse a misiones más allá de la exploración planetaria. Por ejemplo, también puede ayudar a coordinar los esfuerzos de múltiples robots terrestres durante las operaciones de búsqueda y rescate simplemente usando un mapa del entorno de interés y un mapa de distribución de probabilidad que resalta los lugares donde es más probable que los robots encuentren personas a rescatar o que necesita ayuda.

En sus próximos estudios, Swinton y sus colegas planean desarrollar y probar aún más su metodología, al mismo tiempo que trabajan en otras herramientas computacionales para respaldar el funcionamiento autónomo de múltiples robots. Estas herramientas también incluirán formas de mejorar la tolerancia a fallas en múltiples equipos de robótica.

«Los efectos de los errores y fallos son una seria preocupación en las misiones de exploración planetaria», añadió Swinton. “Para que un equipo de robots de exploración planetaria se considere confiable, los robots deben poder diagnosticar fallas en ellos mismos y/o en sus compañeros de equipo. Solo una vez que se hayan diagnosticado las fallas se pueden tomar acciones de recuperación para mitigar cualquier impacto de la falla en la misión. . Resultados.»

más información:
Sarah Swinton et al., Una nueva metodología para la exploración planetaria autónoma utilizando equipos de múltiples robots, arXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2405.12790

Información de la revista:
arXiv


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