JPL’s Serpentine Eel manoeuvreert door Uncharted Robotics Terrain

samenvatting: NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) ontwikkelt een autonome, slangachtige robot genaamd EELS (Exobiology Extant Life Surveyor) die voorheen ontoegankelijk terrein kan verkennen.

Aanvankelijk geïnspireerd door het doel om de oceanen onder de ijzige korst van de maan van Saturnus, Enceladus, te verkennen, is EELS geëvolueerd tot een zeer aanpasbare robot die in staat is om verschillende terreinen op aarde, de maan en daarbuiten te doorkruisen.

De robot gebruikt spiraalvormige draden voor voortstuwing, tractie en grip, en gebruikt een reeks sensoren en navigatie-algoritmen om onafhankelijk zijn omgeving te detecteren, risico’s te berekenen en het veiligste pad voorwaarts te bepalen.

Het team achter EELS legt de nadruk op snelle iteratie – snel bouwen, vaak testen, leren, wijzigen en herhalen – om zowel hardware als software continu te verbeteren, waardoor de robot ongekende uitdagingen in geautomatiseerde verkenning aankan.

Belangrijkste feiten:

1. EELS (Exobiology Extant Life Surveyor) is een zelfrijdende, autonome robot die wordt ontwikkeld in het Jet Propulsion Laboratory van NASA om voorheen ontoegankelijk terrein te verkennen.
2. De robot is ontworpen om autonoom te werken, zijn omgeving waar te nemen, risico’s te berekenen en het veiligste pad voorwaarts te bepalen met behulp van een combinatie van sensoren en navigatie-algoritmen.
3. De ontwikkelingsbenadering voor EELS legt de nadruk op snelle iteratie, waarbij het team doorgaat met bouwen, testen, leren, aanpassen en herhalen om zowel de bothardware als de software te verbeteren.

bron: Laboratorium voor straalaandrijving

Een veelzijdige robot die voorheen ontoegankelijke bestemmingen in kaart kan brengen, doorkruisen en verkennen, wordt getest in het Jet Propulsion Laboratory van NASA.

Hoe maak je een robot die naar plaatsen kan gaan die nog nooit iemand heeft gezien – op zichzelf, zonder menselijke tussenkomst in realtime?

Een team van NASA’s Jet Propulsion Laboratory dat een slangachtige robot bouwt om extreem terrein te doorkruisen, gaat de uitdaging aan met de mindset van een startup: snel bouwen, vaak testen, leren, afstemmen en herhalen.

Met de naam EELS (een acroniem voor Exobiology Extant Life Surveyor), werd de zelfrijdende, autonome robot geïnspireerd door een verlangen om te zoeken naar tekenen van leven in de oceaan, verborgen onder de ijzige korst van Saturnusmaan Enceladus, door smalle openingen in het oppervlak uit te spuwen geisers de ruimte in.

Hoewel het testen en ontwikkelen doorgaat, heeft het ontwerpen voor zo’n uitdagende bestemming geresulteerd in een zeer flexibele robot.

EELS kan een veilig pad kiezen door een verscheidenheid aan terreinen op aarde, de maan en daarbuiten, inclusief golvend zand en ijs, rotswanden, kraters die te steil zijn voor de rover, ondergrondse lavabuizen en labyrintische ruimtes in gletsjers.

“Het heeft de mogelijkheid om naar locaties te gaan waar andere robots niet kunnen komen. Hoewel sommige robots beter zijn op het ene of het andere type terrein, is het idee van EELS het vermogen om alles te doen”, zegt Matthew Robinson, EELS-projectmanager van JPL.

“Als je naar plaatsen gaat waar je niet weet wat je zult vinden, wil je een veelzijdige, risicobewuste bot sturen die voorbereid is op onzekerheid – en zelf beslissingen kan nemen.”

Het projectteam is in 2019 begonnen met het bouwen van het eerste prototype en voert voortdurend herzieningen door.

Sinds vorig jaar hebben ze maandelijkse veldtesten uitgevoerd en zowel de hardware als de software verfijnd waarmee EELS onafhankelijk kan werken. In zijn huidige vorm, EELS 1.0 genaamd, weegt de robot ongeveer 100 kilo en is hij 4 meter lang. Het bestaat uit 10 identieke delen die roteren, met behulp van schroefdraad voor voortstuwing, tractie en grip.

Het team heeft geëxperimenteerd met verschillende schroeven: 8-inch (20 cm) 3D-geprinte plastic schroeven voor testen op lossere grond en smallere, scherpere metalen schroeven voor ijs.

De robot is getest in zand-, sneeuw- en ijsomgevingen, van een Mars-werf bij JPL tot een “robotspeeltuin” die is opgezet in een skigebied in de Snowy Mountains in Zuid-Californië, zelfs op een lokale overdekte ijsbaan.

“We hebben een andere filosofie voor het ontwikkelen van robots dan traditionele ruimtevaartuigen, met veel snelle cycli van testen en debuggen”, zegt Hiroo Ono, hoofdonderzoeker van EELS bij JPL.

“Er zijn tientallen leerboeken over hoe je een vierwielig voertuig ontwerpt, maar geen leerboek over hoe je een autonome slangenrobot ontwerpt om moedig te gaan waar geen robot eerder is geweest. We moeten onze eigen schrijven. Dat is wat we doen nu.”

Hoe EELS denken en bewegen

Vanwege de vertraging in de communicatie tussen de aarde en de diepe ruimte, is EELS ontworpen om autonoom zijn omgeving te detecteren, risico’s te berekenen, te reizen en gegevens te verzamelen met behulp van nog te identificeren wetenschappelijke hulpmiddelen. Als er iets misgaat, is het de bedoeling dat de robot zichzelf herstelt, zonder menselijke hulp.

“Stel je een auto voor die autonoom rijdt, maar er zijn geen stopborden, geen verkeerslichten, zelfs geen wegen. De robot moet de weg bepalen en proberen deze te volgen”, zegt Rohan Thacker, autonomieleider van het project. het moet 30 meter naar beneden gaan en er niet vanaf vallen.” .”

EELS maakt een 3D-kaart van zijn omgeving met behulp van vier paar stereocamera’s en lidar, vergelijkbaar met radar, maar gebruikt korte laserpulsen in plaats van radiogolven. Met behulp van de gegevens van die sensoren bepalen navigatie-algoritmen het veiligste pad naar voren.

Het doel was om een ​​bibliotheek van ‘gangen’ te creëren, of de manieren waarop een robot kan bewegen als reactie op terreinuitdagingen, van afbuigen tot zichzelf keren, een beweging die het team ‘bananen’ noemt.

In zijn uiteindelijke vorm zal de robot 48 actuatoren hebben – in wezen kleine motoren – die hem de flexibiliteit geven om meerdere configuraties aan te nemen, maar zowel de hardware- als de softwareteams ingewikkelder maken. Thakker vergelijkt de motoren met “48 aangedreven wielen”.

Velen van hen hebben een ingebouwde torsiesensor en deze werkt als een soort huid, zodat de EELS kunnen voelen hoeveel kracht ze op het terrein uitoefenen. Dit helpt hem verticaal te bewegen in smalle glijbanen met ongelijke oppervlakken, en positioneert zichzelf om tegelijkertijd als een bergbeklimmer tegen de tegenoverliggende muren te drukken.

Vorig jaar maakte het EELS-team kennis met dat soort lastige ruimtes toen ze de visualisatiekop van een robot – het onderdeel dat de camera’s en lidar bevat – lieten zakken in een verticale schacht genaamd Moline in de Athabasca-gletsjer in de Canadese Rockies.

In september zullen ze terugkeren naar de locatie, die in veel opzichten een analoog is van de ijzige manen in ons zonnestelsel, met een versie van de robot die is ontworpen om navigatie onder het oppervlak te testen.

Het team zal een kleine reeks sensoren laten vallen – om de chemische en fysische eigenschappen van de gletsjers te bewaken – die EELS uiteindelijk zal kunnen inzetten op afgelegen locaties.

“Onze focus tot nu toe lag op autonoom vermogen en mobiliteit, maar uiteindelijk zullen we kijken naar wetenschappelijke hulpmiddelen die we kunnen combineren met EELS”, zei Robinson.

Wetenschappers vertellen ons waar ze heen willen, waar ze het meest enthousiast over zijn, en wij zorgen voor een robot die ze daarheen brengt. Hoe? Net als een startup moeten we het gewoon bouwen.”

Meer over het project

EELS wordt gefinancierd door het Technology and Strategy Infusion Office van NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië via een technologieversnellingsprogramma genaamd JPL Next. NASA’s Jet Propulsion Laboratory wordt beheerd door het California Institute of Technology in Pasadena, Californië. Het EELS-team werkte samen met een aantal universitaire partners aan het project, waaronder de Arizona State University, de Carnegie Mellon University en de University of California, San Diego. De robot maakt momenteel geen deel uit van een NASA-missie.

Over deze zoektocht naar nieuws over robotica

auteur: Melissa Pamir
bron: Laboratorium voor straalaandrijving
communicatie: Melissa Pamir – Jet Propulsion Laboratory
afbeelding: Afbeelding tegoed: NASA/JPL/CalTech