Le robot Super Ball, un robot atypique ultra-léger et compact pour explorer Titan

Simulation d’une armée de Super Ball Bots se déplaçant à la surface d’une lune sablonneuse.

Cette vidéo est une démonstration simulée d’un nouveau concept de robot développé par la NASA : un robot filaire qui se transforme pour se déplacer.

Le projet :

L’atterrissage d’un rover sur une autre planète n’a jamais été aussi facile. Même à son meilleur, le processus peut exiger une chorégraphie minutieuse des multiples étapes d’atterrissage et d’impliquer des parachutes, des coussins gonflables et des rétrofusées. Une fois que vous avez atterri, votre vaisseau sera face à des obstacles pour ses roues, y compris les terrains en pente et les trappes de sable.

Vytas SunSpiral et Adrian Agogino au centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, en Californie, et leurs collègues soupçonnent qu’il pourrait y avoir un moyen de rendre l’exploration du système solaire beaucoup plus simple et moins cher, en intégrant des instruments scientifiques à l’intérieur d’un exosquelette robotisé souple et déformable. Cette structure sphérique pourrait être en mesure d’atterrir sans assistance, en absorbant la force de l’impact lui-même et ainsi sauver la masse nécessaire qu’un train d’atterrissage plus complexe impose. Une fois la sonde a atteint une surface extraterrestre, on peut utiliser cette même structure à rouler sans roues, en la faisant se propulser par de légers réglages de sa forme.

La conception, appelée la Super Ball Bot , repose sur le concept de tenségrité , une approche à la construction de structures qui a émergé la première fois dans le monde de l’art. Les structures de Tenségrité sont constitués de composants rigides (tels que des tiges cylindriques creuses) reliés par des matériaux souples tels qu’un câble élastique. Vous avez peut-être déjà exploré les propriétés fondamentales des structures de tenségrité avec un jouet de bébé. Le terme lui-même, inventé par l’architecte Buckminster Fuller, est un néologisme construits à partir des mots « tensionnelle » et « intégrité ».

Il n’y a pas de point de défaillance unique dans un robot de tenségrité, déclare SunSpiral, aucun des essieux ou des charnières qui doivent être renforcés pour résister au stress. Au lieu de cela, la force d’un impact d’un atterrissage ou d’une chute d’une falaise, est absorbé et diffusé sur de multiples chemins. "Avec une structure de tenségrité, la structure entière partage le fardeau de la réduction du stress, comme ce qui se passe dans le corps humain." dit-il. Comme ils sont déformables, ces robots pourraient également interagir plus efficacement avec l’environnement, se dégager de surfaces diffciles, telles que le sable mou, qui remettent en question les rovers traditionnels à roues.

Mais Mars, qui a une mince atmosphère, et qui serait susceptible d’exiger un Super Ball Bot pour porter un parachute, n’est pas la première cible que l’équipe a en tête. Au lieu de cela, ils envisagent plutôt la lune Titan de Saturne, qui bénéficie d’une atmosphère qui peut ralentir la descente de l’engin spatial suffisamment pour que le robot peut se poser sans airbag ou parachute, avec une de 100 kilomètres ou plus au-dessus de la surface.

Dans un scénario étudié par l’équipe, le robot pourrait être réduit à une configuration très compacte pour le lancement. Une fois qu’il atteint la lune, il serait ouvert et déposé à la surface, la flexion absorbant la force de l’impact. En raccourcissant et en allongeant les câbles qui relient ses éléments rigides, le Super Ball Bot pourrait alors rouler sur la surface. Ces mêmes câbles peuvent être utilisés pour retirer les parties du robot, de sorte que les instruments scientifiques du centre pourraient être exposés et utilisés.

L’équipe a remporté, pour sa Phase I, le prix décerné par le programme novateur du Advanced Concepts NASA, et sera étudier plus en profondeur en 2012. Plus tôt cette année, l’équipe a reçu une subvention pour la Phase II de poursuivre la recherche. Vous pouvez entendre SunSpiral et Agogino décrire l’approche de base et une partie du travail accompli jusqu’à présent dans la vidéo ci-dessous.

Un défi clé décrit dans la vidéo est le problème du contrôle. Car les structures répondent de façon non linéaire, et un petit changement dans la longueur d’une connexion peut créer un assez grand mouvement. Ils sont également oscillatoire - les impacts et les mouvements ont l’habitude de se répercutet à travers la structure. Le problème est multiple et se déplace rapidement. Aussi, l’affaire ne va pas être pratique pour les ingénieurs de commande du robot sur terre, car ce robot ne se comporte pas comme les robots rigides.

Lorsque j’ai visité le laboratoire en Août avant-dernier, l’équipe ne faisait que commencer leurs recherches dans un ancien centre de test de contrôle pour avions sur le campus. Agogino m’a dit qu’ils auraient à inventer de nouvelles façons de gérer les contrôles de sorte que le robot se déplace en douceur et efficacement. "C’est tout nouveau", dit-il.

Pour s’attaquer au problème de contrôle, l’équipe a utilisé un simulateur de physique pour modéliser l’interaction du robot avec le sol, sur les collines et des terrains vallonnés, et avec l’ajout de petits obstacles. L’environnement simulé est utilisé pour identifier la meilleure approche dans un mode évolutif, explorant de nombreuses approches pour coordonner le mouvement jusqu’à ce que l’efficacités soit maximale. D’autres, ailleurs, ont utilisé une approche évolutive pour créer de nouveaux modèles robotiques à partir de zéro.

L’équipe étudie également les mécanismes de contrôle qui sont plus d’inspiration biologique, et qui utilisent les signaux oscillatoires, similaires aux motifs générateurs centraux (GPC) qui conduisent des signaux neuronaux chez les animaux. Les GPC sont déjà utilisés pour la locomotion des robots multi-pattes.

En plus de l’effort de simulation, des prototypes de matériel sont en cours de construction pour tester les contrôles et évaluer dans quelle mesure les structures peuvent protéger des charges fragiles (comme les œufs non cuits) de la force d’un atterrissage sur Titan.

Comme la vidéo le montre clairement, il y a encore des problèmes à régler. Les robots collecteurs de billes simulées agissenet beaucoup plus facilement que leurs homologues du monde réel. Mais si tout va bien, Titan pourrait un jour voir une armada d’explorateurs robotiques pour une chasse des preuves de vie sur cette lune brumeuse. L’approche, Agogino, dit, "est unique. Et il pourrait être révolutionnaire."

Source : Spectrum IEEE Traduction amateur par BlueMan.

Une nouvelle approche dont l’avenir nous dira si elle est prometteuse.

Une conception révolutionnaire en touts cas.

À voir !

Nota Bene :

• Pour obtenir une liste de vidéos sur les robots, cliquez [ici].
• Pour obtenir une liste de vidéos sur les satellites, cliquez [ici].
• Pour obtenir une liste de vidéos sur les drones, cliquez [ici].

Tags : Aeronautique Etonnant Science et techno