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    Como funcionam os robonautas
    Galeria de imagens de astronautas


    Foto cedida pela NASA
    O Robonauta 2 (à esquerda) se tornou o primeiro não humano a visitar a Estação Espacial Internacional. R2 pegou uma carona para o espaço a bordo do ônibus espacial em 24 de fevereiro 2011. Veja mais fotos de astronautas.

    É difícil imaginar um empreendimento mais dramático do que uma viagem espacial, em que almas corajosas se selam em veículos incríveis e são lançadas por explosões controladas em um ambiente hostil a todas as formas de vida - tudo em nome da ciência e da ousadia humana.

    O pouso de uma espaçonave na lua não teria sido o mesmo sem os astronautas. Por meio de seus comentários, pessoas na Terra assistindo às imagens granuladas em preto e branco da paisagem lunar compartilhavam uma conexão com o eterno e o extraterrestre. A jornada deles nos deu uma experiência comum maior do que qualquer coisa que Hollywood poderia criar, porque era real.

    As viagens espaciais afetam os astronautas porque o corpo humano não é adequado para as condições adversas que governam os reinos além de nossa atmosfera. Dentro de uma cápsula ou lançadeira, os viajantes espaciais devem se exercitar regularmente para evitar a perda de densidade óssea e a atrofia muscular causada por períodos prolongados de microgravidade. Os compartimentos da tripulação devem ser pressurizados com a mistura certa de gases respiráveis ​​e vapor d'água, e os sistemas devem circular e revitalizar esses gases para manter o ar respirável. A temperatura também deve ser cuidadosamente regulada, para não falar dos sistemas de fornecimento de comida e água e eliminação de resíduos.

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    Lado de fora, os astronautas encontram temperaturas que podem oscilar de 248 graus F (120 graus C) a menos 148 graus F (menos 100 graus C), e isso fica perto da Terra. A temperatura do espaço profundo cai para menos 454 graus F (menos 270 graus C). Sem a atmosfera da Terra para protegê-los da radiação solar, os astronautas sobrevivem vestindo trajes espaciais volumosos que custam milhões de dólares cada um e não são práticos em uma emergência. Se a Estação Espacial Internacional (ISS) foi atingida por um objeto e precisava ser reparada imediatamente, levaria horas para um astronauta se preparar para uma caminhada no espaço e realizar os reparos [fonte:Coulter, "Robonaut 2 definido para lançamento em fevereiro"].

    A NASA e outros programas espaciais reconhecem a fragilidade do corpo humano e estão trabalhando em maneiras de aproveitar ao máximo o tempo de seus astronautas, reduzindo sua exposição ao perigo. Uma das abordagens mais interessantes em andamento deu origem a uma nova geração de astronautas, um mais adequado para sobreviver fora da espaçonave.

    Neste artigo, aprenderemos sobre o desenvolvimento desses astronautas robóticos, ou robonautas , e como eles ajudarão os humanos no espaço.

    EU, Robonauta

    Sondas robóticas e rovers têm viajado para Marte desde antes de pousarmos na lua. Em 1965, Mariner IV enviou de volta as primeiras imagens de perto do planeta vermelho. Em 1997, a Pathfinder O rover forneceu detalhes sem precedentes na atmosfera e na superfície de Marte. Além disso, quem pode esquecer as contribuições notáveis ​​de Espírito e Oportunidade , os dois rovers de Marte lançados no verão de 2003 que sobreviveram à sua missão original?

    A NASA baseou seus astronautas robóticos em um projeto humanóide. O primeiro deles, Robonauta 1 (também conhecido como R1 ), apresentava uma cabeça, dois olhos, dois braços e duas mãos de cinco dígitos. Os designers protegeram a cabeça de R1 com um capacete de resina epóxi e montaram a cabeça em um pescoço articulado, o que lhe permitiu virar de um lado para o outro e olhar para cima e para baixo. Dentro do robonauta pioneiro, duas câmeras de vídeo entregues estereovisão para o operador e R1 habilitado para rastrear objetos. A estereovisão imita a visão humana comparando imagens de um "olho" direito e esquerdo (câmera) e usando paralaxe - a diferença aparente na posição de um objeto causada pelos diferentes ângulos de visão de cada olho - para determinar a profundidade e detectar o movimento. Os braços de R1 eram capazes de uma maior amplitude de movimento do que os braços humanos e continham mais de 150 sensores cada.

    A NASA começou a construção do R1 em 1997, e serviu como plataforma experimental em testes de laboratório e de campo até 2006. Foi uma prova de conceito bem-sucedida, mas nunca saiu do laboratório.

    Em 2006, A NASA assinou um acordo com a General Motors para produzir Robonauta 2 ( R2 ) A GM também estava desenvolvendo robôs habilidosos na época e havia trabalhado com a NASA no rover lunar. NASA revelou R2 em fevereiro de 2010, e o robonauta viajou para sua casa permanente na Estação Espacial Internacional em 24 de fevereiro 2011, em uma das missões finais do ônibus espacial.

    Como R1, R2 é projetado para ajudar humanos e automatizar repetições, tarefas enfadonhas ou cansativas - como configurar as ferramentas e equipamentos necessários para as missões - liberando os astronautas para se concentrarem em tarefas para as quais apenas eles estão qualificados.

    Pense em R2 como R1 + - menor, mais barato, mais avançado e capaz de sobreviver aos rigores do lançamento e do espaço. R2 oferece mais de 350 sensores, 40 dos quais ele usa para detectar seus arredores. Isso inclui quatro câmeras de luz visível em seus olhos e uma quinta câmera infravermelha em sua boca para auxiliar na percepção de profundidade. Seu estômago contém 38 processadores de computador. Embora sua força esteja no mesmo nível de R1 - ele pode levantar cerca de 20 libras (9 kg) - R2 é mais hábil com seus apêndices práticos:Considerando que as mãos de R1 eram semelhantes às mãos enluvadas de um astronauta, Os R2 são mais como mãos humanas sem luvas.

    R2 pode manipular um cobertor, pegue um envelope e segure um haltere, mas sua destreza é maior do que a soma de suas partes. Os usuários podem controlar a rigidez da junta de R2, o que dá ao R2 uma vantagem sobre os robôs "controlados posicionalmente" típicos, como robôs de montagem de automóveis, que falta "dar" em seus sistemas e devem se alinhar perfeitamente para fazer seu trabalho. Um robô assim seria péssimo em colocar uma estaca em um buraco; até mesmo um ligeiro desalinhamento faria com que ela esmagasse a cavilha na área ao redor do buraco. R2, por outro lado, pode "sentir" o caminho de casa, movendo a cavilha suavemente para frente e diminuindo, correções deslizantes se desalinhadas, como um humano faria. A flexibilidade do R2 também o torna mais seguro para seus companheiros humanos, quem pode parar seu movimento sem muita força, evitando assim lesões.

    Aqui estão as especificações para o Robonauta 1 e 2:

    Especificações Robonauta 1
    Robonauta 2
    Altura 6,23 pés (1,9 metros) 3,33 pés (1,0 metros) (da cintura à cabeça) Peso 410 libras (182 quilogramas) 330 libras (150 quilogramas) Materiais Estruturais
    Principalmente alumínio com enchimento de Kevlar e Teflon para protegê-lo de fogo e detritos Principalmente alumínio com aço, fibra de carbono niquelado e não metálicos Plataforma de Computação
    Processador PowerPC 38 Processadores PowerPC Sistema operacional
    VxWorksVxWorks

    Robonautas:controlando o futuro do espaço?

    Além da NASA

    Seja qual for o futuro dos robonautas, a competição está esquentando como uma nave na reentrada.

    • A Agência Espacial Europeia está atualizando seu Eurobot com quatro rodas, dois braços, mãos intercambiáveis ​​com ferramentas, um sistema de navegação avançado, câmeras e sensores. A agência também está considerando a transformação parcial de robôs, como um veículo espacial com rodas que se transformam em pés.
    • A China espera enviar um veículo espacial não tripulado à lua em 2012 e lançar uma missão robótica para trazer amostras até 2017.
    • O Japão disse que quer colocar um robô bípede na lua até 2015 e construir uma base lunar até 2030.

    Robonauta 2 (R2), como seu antecessor, é controlado por telepresença, em que uma pessoa - um astronauta ou um operador no controle da missão - guia o robô remotamente enquanto vê através de seus olhos por meio de câmeras a bordo. O operador pode usar luvas para operar as mãos de R2, ou controle os movimentos da cabeça de R2 usando um capacete remotamente ligado à cabeça do robô.

    R2 não é um mero fantoche, Contudo. Como os rovers de Marte, o robonauta também opera sob autonomia supervisionada, o que significa que vem carregado com sequências de comandos (scripts) que informam como realizar certas tarefas de forma autônoma. Um operador monitora seu progresso durante essas ações e pode fazer as correções necessárias em tempo real. A esperança é que o R2 um dia passe de robo-trainee a robo-empregado e exija muito pouca observação ou orientação.

    Como R1, Os cérebros de R2 consistem em uma série de processadores PowerPC - uma tecnologia usada em outras aplicações espaciais - rodando o sistema operacional em tempo real VxWorks. A NASA afirma que essa combinação oferece computação flexível e oferece suporte a atividades de desenvolvimento variadas. O software do sistema é escrito em C e C ++. O software ControlShell auxilia o processo de desenvolvimento e fornece um ambiente de desenvolvimento gráfico, que aumenta a compreensão dos pesquisadores do sistema e do código.

    Inicialmente, R2 será confinado a um laboratório na Estação Espacial Internacional. Lá, ele executará testes usando uma série de placas com interruptores, botões e conectores como os que os astronautas operam. Os engenheiros no terreno enviarão atualizações de hardware e software conforme necessário. Eventualmente, R2 será equipado com uma perna ou pernas completas com dedos que se encaixam em apoios para os pés embutidos nas paredes da estação, que permitirá que R2 suba enquanto deixa suas mãos livres para carregar equipamentos ou realizar tarefas.

    Eventualmente, O R2 receberá equipamento de atividade extraveicular (EVA) e poderá realizar caminhadas espaciais fora da estação. Assim, será possível estabelecer locais de trabalho e reduzir o tempo que as pessoas precisam passar fora. Porque pode fazer uma transição muito mais rápida para o exterior do que os astronautas, R2 também será capaz de responder a emergências. NASA está trabalhando em uma bateria (atualmente R2 tem que ser conectado) para aumentar o alcance do R2, e os futuros robonautas poderiam ser equipados com rodas ou até mesmo um jetpack para missões exploratórias e de manutenção. Nem os robôs hábeis como o R2 se limitarão a explorar o espaço:um dia, eles podem entrar em locais perigosos na Terra no lugar de humanos, como vulcões e usinas nucleares.

    Vá para a próxima página para obter mais leituras robóticas de que você possa gostar.

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    Mais ótimos links

    • Johnson Space Center
    • Canal Robonaut da NASA no YouTube
    • Página inicial da NASA Robotics
    • Página inicial do Robonaut 2
    • RoboSapiens:Robonauta

    Fontes

    • Chang, Kenneth. "Busca da NASA para enviar um robô para a lua." O jornal New York Times. 1 de novembro, 2010. (3 de maio, 2011)
      http://www.nytimes.com/2010/11/02/science/space/02robot.html
    • Relha, Dauna. "NASA esboça grandes planos para o robô humanóide." NASA Science News. 29 de abril 2010. (4 de maio, 2011)
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    • Relha, Dauna. "Robonaut 2 com lançamento previsto para fevereiro." NASA Science News. 31 de janeiro 2011. (4 de maio, 2011)
      http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/31jan_r2/
    • Reitor, Brandi. Gabinete de Relações Públicas, NASA - Johnson Space Center. Correspondência pessoal. 5 a 10 de maio, 2011
    • Agência Espacial Europeia. "Robôs transformam trabalho no espaço." 1 de setembro, 2010. (3 de maio, 2011)
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    • General Motors (via PR NewsWire). "Robonauta 2 chega à Estação Espacial Internacional." O jornal New York Times. 25 de fevereiro, 2011. (2 de maio, 2011)
      http://markets.on.nytimes.com/research/stocks/news/press_release.asp
      ? docTag =201102250900PR_NEWS_USPRXDE54767 &feedID =600 &
      press_symbol =27294563
    • Jha, Alok. "Conheça o Robonauta 2, Astronaut Assistant. "The Guardian (Reino Unido). 2 de novembro, 2010. (3 de maio, 2011)
      http://www.guardian.co.uk/science/2010/nov/02/robonaut-2-international-space-station
    • Mehling, Joshua. Engenheiro de projetos Robonauta. Correspondência pessoal. 9 de maio, 2011
    • Moseman, Andrew. "Consórcio Japonês:Enviaremos um Robô Humanóide para Andar na Lua." Descubra o blog da Revista 80 Beats. 4 de maio, 2010. (3 de maio, 2011)
      http://blogs.discovermagazine.com/80beats/2010/05/04/japanese-consortium-well-send-a-humanoid-robot-to-walk-on-the-moon/
    • NASA. "Operação autônoma do quadro de tarefas da ISS." 18 de fevereiro 2011. (4 de maio, 2011)
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    • NASA. "#NASATweetup:STS-133 Discovery - Robonaut 2 Demo Parte III." 5 de novembro 2010. (5 de maio, 2011)
      http://www.youtube.com/watch?v=6sXHz3T9rn8
    • NASA. "#NASATweetup:STS-133 Discovery - Robonaut 2 Demo Parte IV." 5 de novembro 2010. (5 de maio, 2011)
      http://www.youtube.com/watch?v=69ttCyfgFAY
    • NASA. "NASA e GM dão um salto gigante na robótica." 13 de julho 2010. (5 de maio, 2011)
      http://www.youtube.com/watch?v=hrxcJn_EcG4
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      http://www.nasa.gov/pdf/464887main_Robonaut2FactSheet.pdf
    • NASA. "NASA lançará R2 para se juntar à tripulação da estação espacial." 13 de julho 2010. (3 de maio, 2011)
      http://www.youtube.com/watch?v=vfhS_st5ams
    • NASA. "Robonauta 2." (2 de maio, 2011)
      http://robonaut.jsc.nasa.gov/
    • NASA. "Robonauta 2:um sonho realizado." 2 de março, 2011. (2 de maio, 2011)
      http://www.youtube.com/watch?v=kepkSnrSec0
    • Vause, João. "Planos ambiciosos da China no espaço." CNN. 26 de novembro 2007. (4 de maio, 2011)
      http://articles.cnn.com/2007-11-26/tech/china.space.race_1_chang-e-helium-3-lunar-orbiter?_s=PM:TECH
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