O novo método pode permitir que equipes multi-robôs explorem outros planetas de forma independente e confiável

Embora os roboticistas tenham desenvolvido sistemas cada vez mais sofisticados nas últimas décadas, muitas vezes é difícil garantir que esses sistemas possam operar de forma autônoma em ambientes do mundo real sem contratempos. Isto é especialmente difícil quando estes robôs são projetados para serem implantados em ambientes complexos, incluindo o espaço e outros planetas.

Pesquisadores da Universidade de Glasgow desenvolveram recentemente uma nova metodologia que poderia permitir que equipes de vários rovers explorassem outros planetas de forma independente e confiável. Este método foi introduzido em A papel Publicado anteriormente em arXiv,incorpora dados extraídos de diversas fontes, incluindo dados de imagens, mapas e informações coletadas por sensores, para planejar caminhos eficientes para os diversos robôs da equipe.

“Usar uma equipe de rovers de exploração planetária para explorar a superfície de Marte, em vez de um único rover, poderia aumentar significativamente as capacidades científicas da missão”, disse Sarah Swinton, primeira autora do artigo, ao Tech Xplore. “Todos os rovers de exploração planetária devem usar algum nível de autonomia, pois a latência de comunicação entre a Terra e Marte torna muito difícil e demorado para os humanos realizarem ações de comando. cada vez mais difícil para os operadores humanos coordenarem seus comportamentos.”

O objetivo principal do último estudo de Swinton e seus colaboradores foi abordar efetivamente um problema de pesquisa de longa data em robótica: o manuseio eficiente de missões de exploração planetária autônomas com vários robôs. Para isso, a equipe desenvolveu um esquema de missão multi-veículos que permitiria que uma equipe de vários rovers, que são pequenos robôs projetados para a exploração espacial, explorasse de forma autônoma, segura e eficiente uma região da superfície de Marte.

“O método que propomos permite à equipa de robôs explorar autonomamente a superfície de Marte através de duas fases principais: criação de mapas e planeamento da missão”, explicou Swinton. “Primeiro, um mapa do ambiente é criado usando dados do Mars Reconnaissance Orbiter. Usamos especificamente dados da cratera Jezero, onde o rover Perseverance da NASA está operando atualmente.”

Depois de criar um mapa do ambiente que os rovers irão explorar em Marte, o planeador da equipa analisa-o e divide-o em diferentes regiões, destacando partes com terreno que os rovers podem atravessar com segurança. O gráfico então sobrepõe um mapa de distribuição de probabilidade, que destaca a probabilidade de os rovers encontrarem locais de interesse científico em locais específicos do ambiente que estão explorando.

“Esses pontos podem representar rochas que queremos que a espaçonave colete amostras”, disse Swinton. “Depois que este mapa for criado, nosso planejador de missão pesquisará o ambiente para determinar uma rota eficiente que aumentará a probabilidade de encontrar pontos de interesse. Um conjunto coordenado de caminhos seguros é então determinado para cada membro da equipe do rover.”

O esquema de missão multi-veículo desenvolvido por Swinton e seus colegas tem várias vantagens sobre os métodos desenvolvidos anteriormente. Além de identificar o terreno onde os rovers podem viajar com segurança e planear caminhos para a sua operação autónoma, a carta também fornece informações sobre onde podem estar localizados locais de interesse científico.

“Nossa equipe itinerante é capaz de pesquisar com segurança e eficiência todo o local da missão, cobrindo uma área de 22.500 metros² “Em um período de tempo relativamente curto”, disse Swinton, “também vale a pena notar que cada veículo espacial cobre uma distância autônoma semelhante ao recorde atual de ‘a maior distância percorrida por um veículo espacial de exploração planetária sem revisão humana’”. Nosso trabalho também mostrou que a eficiência da pesquisa foi melhorada com o uso da equipe do rover no One rover.”

Swinton e seus colegas avaliaram sua abordagem de mapeamento e planejamento em uma série de testes e simulações realizadas usando um conjunto de mapas de distribuição de probabilidade gerados aleatoriamente. Os seus resultados foram muito promissores, sugerindo que o seu método poderia permitir que uma equipa de cinco rovers explorasse de forma independente uma área de 22.500 metros quadrados.² Em Marte em cerca de 40 minutos.

Embora o esquema tenha sido aplicado até agora à exploração de Marte, poderia ser aplicado a missões além da exploração planetária. Por exemplo, também pode ajudar a coordenar os esforços de múltiplos robôs terrestres durante operações de busca e salvamento, simplesmente usando um mapa do ambiente de interesse e um mapa de distribuição de probabilidade que destaca locais onde os robôs têm maior probabilidade de encontrar pessoas a serem resgatadas ou que precisa de assistência.

Nos seus próximos estudos, Swinton e os seus colegas planeiam desenvolver e testar ainda mais a sua metodologia, ao mesmo tempo que trabalham noutras ferramentas computacionais para apoiar a operação autónoma de múltiplos robôs. Essas ferramentas também incluirão maneiras de melhorar a tolerância a falhas em diversas equipes de robótica.

“Os efeitos dos erros e falhas são uma preocupação séria nas missões de exploração planetária”, acrescentou Swinton. “Para que uma equipe de robôs de exploração planetária seja considerada confiável, os robôs devem ser capazes de diagnosticar falhas em si mesmos e/ou em seus companheiros de equipe. Somente depois que as falhas forem diagnosticadas as ações de recuperação poderão ser tomadas para mitigar qualquer impacto da falha na missão. . Resultados.”