Un robot serpiente llamado EELS explorará destinos en todo el sistema solar

Los miembros del equipo de JPL prueban un robot serpiente llamado EELS en una estación de esquí en las montañas del sur de California. Crédito: NASA/JPL-Caltech

¿Cómo se crea un robot que puede ir a lugares que nadie ha visto antes, por sí solo, sin intervención humana en tiempo real? Un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que está creando un robot parecido a una serpiente para atravesar terrenos extremos está asumiendo el desafío con la mentalidad de una startup: construir rápidamente, probar a menudo, aprender, ajustar, repetir.

Llamado EELS (abreviatura de Exobiology Extant Life Surveyor), el robot autónomo autopropulsado se inspiró en el deseo de buscar signos de vida en el océano escondido debajo de la corteza helada de la luna Encelado de Saturno descendiendo estrechos respiraderos en la superficie que arrojan géiseres al espacio. Aunque las pruebas y el desarrollo continúan, el diseño para un destino tan desafiante ha dado como resultado un robot altamente adaptable. EELS podría elegir un curso seguro a través de una amplia variedad de terrenos en la Tierra, la Luna y mucho más allá, incluida la arena y el hielo ondulados, las paredes de los acantilados, los cráteres demasiado empinados para los rovers, los tubos de lava subterráneos y los espacios laberínticos dentro de los glaciares.

«Tiene la capacidad de ir a lugares donde otros robots no pueden ir. Aunque algunos robots son mejores en un tipo particular de terreno u otro, la idea de EELS es la capacidad de hacerlo todo», dijo Matthew Robinson, gerente de proyectos de EELS del JPL. «Cuando vas a lugares donde no sabes lo que encontrarás, quieres enviar un robot versátil y consciente del riesgo que esté preparado para la incertidumbre y pueda tomar decisiones por sí mismo».

El equipo del proyecto comenzó a construir el primer prototipo en 2019 y ha estado haciendo revisiones continuas. Desde el año pasado, han estado realizando pruebas de campo mensuales y refinando tanto el hardware como el software que permite a EELS operar de forma autónoma. En su forma actual, denominada EELS 1.0, el robot pesa alrededor de 220 libras (100 kilogramos) y mide 13 pies (4 metros) de largo. Se compone de 10 segmentos idénticos que giran, utilizando roscas de tornillo para propulsión, tracción y agarre. El equipo ha estado probando una variedad de tornillos: tornillos de plástico blancos impresos en 8D de 20 pulgadas de diámetro (3 centímetros) para pruebas en terrenos más sueltos, y tornillos de metal negro más estrechos y afilados para hielo.

El robot ha sido puesto a prueba en ambientes arenosos, nevados y helados, desde el Mars Yard en JPL hasta un «patio de recreo de robots» creado en una estación de esquí en las montañas nevadas del sur de California, incluso en una pista de hielo cubierta local.

«Tenemos una filosofía diferente de desarrollo de robots que las naves espaciales tradicionales, con muchos ciclos rápidos de prueba y corrección», dijo Hiro Ono, investigador principal de EELS en JPL. «Hay docenas de libros de texto sobre cómo diseñar un vehículo de cuatro ruedas, pero no hay un libro de texto sobre cómo diseñar un robot serpiente autónomo para ir audazmente a donde ningún robot ha ido antes. Tenemos que escribir la nuestra. Eso es lo que estamos haciendo ahora».

Debido al tiempo de retraso de las comunicaciones entre la Tierra y el espacio profundo, EELS está diseñado para detectar de forma autónoma su entorno, calcular el riesgo, viajar y recopilar datos con instrumentos científicos aún por determinar. Cuando algo sale mal, el objetivo es que el robot se recupere por sí solo, sin ayuda humana.

EELS crea un mapa 3D de su entorno utilizando cuatro pares de cámaras estéreo y lidar, que es similar al radar pero emplea pulsos láser cortos en lugar de ondas de radio. Con los datos de esos sensores, los algoritmos de navegación descubren el camino más seguro a seguir. El objetivo ha sido crear una biblioteca de «marchas», o formas en que el robot puede moverse en respuesta a los desafíos del terreno, desde descolgar hasta acurrucarse sobre sí mismo, un movimiento que el equipo llama «banana».

En su forma final, el robot contendrá 48 actuadores, esencialmente pequeños motores, que le dan la flexibilidad de asumir múltiples configuraciones, pero agregan complejidad tanto para los equipos de hardware como de software. Muchos de ellos tienen una detección de fuerza-par incorporada, que funciona como una especie de piel para que EELS pueda sentir cuánta fuerza está ejerciendo sobre el terreno. Eso le ayuda a moverse verticalmente en rampas estrechas con superficies irregulares, configurándose para empujar contra paredes opuestas al mismo tiempo como un escalador de rocas.