Do mar a espaço, este robô está em um rolo

Enquanto trabalhava na NASA em 2003, o Dr. Robert Ambrose, diretor do Laboratório de Design de Robótica e Automação (Rad Lab), projetou um robô sem parte superior ou inferior fixa. Uma esfera perfeita, o Roboball não conseguiu virar, e sua forma prometeu acesso a lugares que as máquinas com rodas ou pernas não podiam alcançar – desde a mais profunda cratera lunar até as areias irregulares de uma praia.

Dois de seus alunos construíram o primeiro protótipo, mas depois Ambrose arquivou a idéia de se concentrar em veículos vegetais para astronautas.

Quando Ambrose chegou à Universidade do Texas A&M em 2021, ele viu a chance de reacender sua idéia: Ambrose trouxe Roboball de volta à vida.

Agora, duas décadas após a idéia original, Roboball está rolando pela Texas A&M University.

Impulsionada pelos estudantes de pós -graduação Rishi Jangale e Derek Pravecek, o Rad Lab tem a intenção de enviar Roboball, um robô esférico novo, para terrenos desconhecidos.

Jangale e Pravecek, ambos Ph.D. Os alunos do Departamento de Engenharia Mecânica de J. Mike Walker ’66 tiveram um papel significativo para fazer a bola rolar mais uma vez.

“O Dr. Ambrose nos deu uma oportunidade tão legal. Ele nos dá a chance de trabalhar em Roboball, como quisermos”, disse Jangale, que começou a trabalhar em Roboball em 2022. “Nós conseguimos nós mesmos e levamos a Roboball em qualquer direção que queremos”.

Pravecek ecoou esse sentimento de liberdade. “Começamos a trabalhar como engenheiros reais que realizam tarefas de engenharia. Esta pesquisa nos ensina coisas além do que lemos nos livros didáticos”, disse ele. “É realmente o melhor dos dois mundos”.

No centro do projeto está o simples conceito de “robô em um airbag”. Agora existem duas versões em conjunto. O Roboball II, um protótipo de 2 pés de diâmetro, é ajustado para execuções de teste, monitorando os algoritmos de saída de energia e controle. O Roboball III tem um diâmetro de 6 pés de diâmetro e é construído com planos de transportar cargas como sensores, câmeras ou ferramentas de amostragem, para missões do mundo real.

Os próximos testes continuarão a levar Roboball para ambientes externos. Os pesquisadores do RAD LAB estão planejando ensaios de campo nas praias de Galveston para demonstrar uma transição de água para terra, testando a flutuabilidade e a adaptabilidade do terreno do robô em um ambiente do mundo real.

“Os veículos tradicionais param ou dicas em transições abruptas”, explicou Jangale. “Este robô pode sair da água na areia sem se preocupar com a orientação. Está indo para onde outros robôs não podem.”

Os fatores que criam a versatilidade de Roboball também levam a alguns de seus desafios. Uma vez selado dentro de sua concha de proteção, o robô só pode ser acessado eletronicamente. Qualquer falha mecânica significa desmontagem e cavar por camadas de fiação e atuadores.

“Os diagnósticos podem ser uma dor de cabeça”, disse Pravecek. “Se um motor falhar ou um sensor desconectar, você não pode simplesmente abrir um painel. Você precisa desmontar todo o robô e reconstruir. É como uma cirurgia de coração aberto em uma bola”.

A novidade de Roboball significa que a equipe geralmente opera sem um plano.

“Toda tarefa é nova”, disse Jangale. “Estamos muito sozinhos. Não há literatura sobre robôs esféricos de casca macia desse tamanho que se rolam”.

Apesar desses obstáculos, os alunos se surpreendem toda vez que o robô supera as expectativas.

“Quando faz algo que não achamos possível, sempre fico surpreso”, disse Pravecek. “Ainda parece mágico.”

A equipe estabeleceu um novo recorde quando o Roboball II atingiu 32 quilômetros por hora, aproximadamente metade de sua produção teórica de energia. “Não prevíamos atingir essa velocidade tão cedo”, disse Pravecek. “Foi emocionante e abriu novos alvos. Agora estamos pressionando ainda mais”.

Ambrose vê essas reações como prova de que a inovação liderada por estudantes prospera quando os engenheiros têm espaço para explorar.

“A autonomia que Rishi e Derek têm é exatamente o que um projeto como esse precisa”, disse ele. “Eles não estão apenas seguindo as instruções – estão inventando a próxima geração de ferramentas de exploração”.

As metas de longo prazo incluem navegação autônoma e implantação remota. A equipe espera ver Roboball despachado de um lander lunar para mapear paredes íngremes de cratera ou lançado de um drone não tripulado para pesquisar paisagens pós-desastre na Terra. Cada bola pode mapear o terreno, transmitir dados de volta aos operadores e até implantar instrumentos em pontos de difícil acesso.

“Imagine um enxame dessas bolas implantadas após um furacão”, disse Jangale. “Eles poderiam mapear áreas inundadas, encontrar sobreviventes e trazer de volta dados essenciais – tudo sem arriscar vidas humanas”.

À medida que o projeto Roboball continua, a pesquisa orientada ao aluno é exibida em exibição total.

“A engenharia é a solução de problemas da maneira mais pura”, disse Ambrose. “Dê a Minds Creative um desafio e a liberdade de explorar, e você verá a inovação rolar na realidade”.