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2022-08-03La robótica espacial de la NASA se sumerge en el trabajo en aguas profundas

NASA |¿Cuál es la diferencia entre el espacio profundo y el mar profundo? Para un robot, la respuesta es: no mucho. Ambos entornos son duros y exigentes y, lo que es más importante, ambos están muy alejados del operador de la máquina.

Es por eso que un equipo de especialistas en robótica del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston decidió aplicar su experiencia para diseñar un robot sumergible que cambia de forma y reducirá los costos para las industrias marítimas.


Robonaut levantando un peso en su brazo izquierdo.
El Robonaut 2 de la NASA, construido en el Centro Espacial Johnson, se convirtió en el primer astronauta androide en ir al espacio en 2011. Ahora, alrededor de dos docenas de ex ingenieros de la NASA, muchos de los cuales ayudaron a construir el robot astronauta, han dedicado sus habilidades a la creación de robots submarinos en Nauticus. Robótica.


“Lo que nos enseñó la NASA es reunir una robusta autonomía de software con una morfología de hardware capaz e implementarla en un entorno remoto”, dijo Nic Radford, fundador, presidente y director ejecutivo de Nauticus Robotics Inc., con sede en Houston. Durante sus 14 años en Johnson, Radford fue, entre otras funciones, subdirector de proyectos e ingeniero jefe del robot humanoide Robonaut 2. Ahora más de 20 ingenieros que trabajaron en ese proyecto y otros robots de la NASA se han unido al equipo de 80 personas que ha formado en Nauticus.

Ya sea que un robot esté trabajando en el espacio o en el fondo del mar, el operador está muy lejos, con comunicación y conocimiento limitados del entorno del robot, dijo Radford. “Incluso si lo colocas en la estación espacial y lo controlas desde tierra, no hay una red de datos de alta velocidad. Hablar con la estación espacial es más parecido a usar el acceso telefónico”. Por lo tanto, el robot tiene que sentir y comprender su entorno, sorteando obstáculos y manipulando objetos con una intervención mínima del operador.

Para Robonaut 2, esto significó que los ingenieros de Johnson tuvieron que desarrollar no solo hardware avanzado como manos impulsadas por tendones, articulaciones elásticas y celdas de carga en miniatura, sino también sistemas de visión, sensores de fuerza y ​​sensores infrarrojos para recopilar información, así como reconocimiento de imágenes. software, algoritmos de control y controladores conjuntos de ultra alta velocidad para procesar y actuar sobre esos datos.

Construido bajo una asociación entre la NASA y General Motors (GM), Robonaut 2 demostró ser un asistente de astronauta a bordo de la Estación Espacial Internacional. Pero también fue un banco de pruebas para todos estos sistemas robóticos avanzados. La NASA quiere desarrollar robots para realizar trabajos peligrosos en el espacio, ejecutar "misiones precursoras" que se preparan para la llegada de astronautas humanos y mantener instalaciones como la estación lunar Gateway planificada cuando los astronautas no están presentes. Mientras tanto, GM quería explorar la robótica que pudiera ayudar a los trabajadores de la fábrica. El proyecto produjo alrededor de 50 patentes, varias de las cuales ya se han comercializado como un guante robótico que GM y otros utilizan en el lugar de trabajo.

Cortar el cordón

A diferencia de un robot en el espacio, los robots de aguas profundas se pueden conectar a los operadores con un cable para permitir la transferencia de datos a alta velocidad y un control cercano. Pero Radford dijo que esto tiene el precio de dotar de personal y operar una enorme embarcación de apoyo en la superficie, por una suma de alrededor de $ 100,000 y 70 toneladas métricas de emisiones de gases de efecto invernadero por día.

Nauticus está eliminando ese cable al permitir que sus robots trabajen con una supervisión mínima desde un centro de control en una costa distante.

De color naranja brillante, completamente eléctrico y del tamaño de un automóvil deportivo, Aquanaut, el robot insignia de la compañía, se parece a un torpedo impulsado por hélice mientras se dirige a su destino. En ese momento, su caparazón se abre y la nariz se voltea hacia arriba para revelar un conjunto de cámaras y otros sensores, ahora mirando hacia el frente. Dos brazos se abren y terminan en manos en forma de garra que se pueden equipar con diferentes herramientas.

Vista aérea de Aquanaut en el agua.Mientras viaja a su destino, Aquanaut se asemeja a un elegante torpedo propulsado por hélice. Créditos: Nauticus Robotics Inc.


Para probar el robot en 2019, el equipo regresó a Johnson y utilizó la piscina gigante de entrenamiento de astronautas en el Laboratorio de flotabilidad neutral del centro, donde el robot podía probar sus sistemas a la vista de los operadores y las cámaras.

Un factótum flotante


Un brazo robótico.

Nauticus también está comercializando la tecnología de brazo robótico, conocida como Olympic Arm, que desarrolló mientras diseñaba y construía Aquanaut. Créditos: Nauticus Robotics Inc.

Aquanaut está diseñado para la versatilidad, y Radford señaló que hay muchos trabajos diferentes para un robot submarino. La producción de petróleo y gas en alta mar es un objetivo obvio porque requiere una gran cantidad de equipos submarinos que necesitan inspección y mantenimiento. Pero la industria oceánica de más rápido crecimiento es la energía eólica. Se planea que alrededor de 25,000 turbinas en alta mar estén operando para 2030, dijo Radford, y todas requerirán servicio e inspección.

Con la fuerte disminución de las poblaciones de peces silvestres, la acuicultura (el cultivo de peces, camarones y otros mariscos) está creciendo rápidamente, y las redes y jaulas en esas granjas submarinas necesitan una limpieza e inspección regulares, dijo Radford.

Otros trabajos potenciales incluyen la gestión de puertos, el mantenimiento de cables de telecomunicaciones submarinos, la minería en alta mar de materiales raros y las aplicaciones de defensa. Radford estimó la economía marítima total en alrededor de 2,5 billones de dólares.

A principios de 2022, Nauticus había producido dos Aquanauts y planeaba construir 20 más en los siguientes tres años. La empresa los utilizará principalmente para brindar servicios asequibles, en lugar de venderlos. Para las operaciones que requieren apoyo en la superficie, Nauticus está construyendo un barco llamado Hydronaut que se puede operar de forma remota o navegar solo.


Barco en el océano con Aquanaut.En lugar de la enorme embarcación de apoyo y la tripulación que se requiere para operar robots submarinos a través de cables, el Aquanaut autónomo puede ser transportado a un lugar de trabajo por el pequeño bote Hydronaut de Nauticus, que puede navegar con o sin tripulación. Créditos: Nauticus Robotics Inc.

Al aplicar soluciones espaciales a los problemas marítimos, Radford planea hacer que el nombre de Nauticus sea sinónimo de robótica oceánica, dijo. “El espacio es increíble porque se siente existencial: está muy lejos y la gente quiere explorarlo. Pero también hay muchos desafíos reales aquí debajo del océano, y podríamos innovar más en la economía azul”.

La NASA tiene una larga historia de transferencia de tecnología al sector privado . La publicación derivada de la agencia describe las tecnologías de la NASA que se han transformado en productos y servicios comerciales, lo que demuestra los beneficios más amplios de la inversión de Estados Unidos en su programa espacial. Spinoff es una publicación del programa de Transferencia de Tecnología en la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA.

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NASA

La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio, más conocida como NASA (por sus siglas en inglés, National Aeronautics and Space Administration), es la agencia del gobierno estadounidense responsable del programa espacial civil, así como de la investigación aeronáutica y aeroespacial.


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