Um novo modelo de computador imita a poeira lunar tão bem que pode levar a operações de robôs lunares mais suaves e seguras.
A ferramenta, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Bristol e baseada no Laboratório de Robótica de Bristol, poderia ser usada para treinar astronautas antes de missões lunares.
Trabalhando com seu parceiro industrial, a Thales Alenia Space no Reino Unido, que tem interesse específico em criar sistemas robóticos para aplicações espaciais, a equipe investigou uma versão virtual de regolito, outro nome para poeira lunar.
O regolito lunar é de particular interesse para as próximas missões de exploração lunar planejadas para a próxima década. A partir dele, os cientistas podem extrair recursos valiosos, como oxigênio, combustível de foguete ou materiais de construção, para apoiar uma presença de longo prazo na Lua.
Para coletar regolito, os robôs operados remotamente surgem como uma escolha prática devido aos menores riscos e custos em comparação com os voos espaciais humanos. No entanto, operar robôs nessas grandes distâncias introduz grandes atrasos no sistema, o que dificulta o controle.
Agora que a equipe sabe que essa simulação se comporta de maneira semelhante à realidade, eles podem usá-la para espelhar a operação de um robô na Lua. Essa abordagem permite que os operadores controlem o robô sem atrasos, proporcionando uma experiência mais suave e eficiente.
O autor principal Joe Louca, baseado na Escola de Engenharia Matemática e Tecnologia de Bristol, explicou:
“Pense nisso como um videogame realista ambientado na Lua – queremos ter certeza de que a versão virtual da poeira lunar se comporta exatamente como a coisa real, para que se estivermos usando-a para controlar um robô na Lua, ele se comportará como esperamos“, disse ele.
“Este modelo é preciso, escalonável e leve, portanto, pode ser usado para apoiar as próximas missões de exploração lunar”, completou.
Este estudo seguiu o trabalho anterior da equipe, que descobriu que os operadores de robôs especialistas querem treinar em seus sistemas com risco e realismo crescentes. Isso significa começar em uma simulação e aumentar para usar modelos físicos, antes de passar a usar o sistema real.
Um modelo de simulação preciso é crucial para o treinamento e o desenvolvimento da confiança do operador no sistema. Embora alguns modelos especialmente precisos de poeira lunar tenham sido desenvolvidos anteriormente, eles são tão detalhados que exigem muito tempo computacional, tornando-os muito lentos para controlar um robô sem problemas.
Pesquisadores do DLR (Centro Aeroespacial Alemão) enfrentaram esse desafio desenvolvendo um modelo virtual de regolito que considera sua densidade, aderência e atrito, bem como a gravidade reduzida da Lua. Seu modelo é de interesse para a indústria espacial, pois é leve em recursos computacionais e, portanto, pode ser executado em tempo real. No entanto, ele funciona melhor com pequenas quantidades de poeira lunar.
A equipe de Bristol teve como objetivos, em primeiro lugar, estender o modelo para que ele possa lidar com mais regolito, mantendo-se leve o suficiente para ser executado em tempo real, e depois verificá-lo experimentalmente.
Joe Louca acrescentou: “Nosso foco principal durante este projeto foi melhorar a experiência do usuário para os operadores desses sistemas – como poderíamos facilitar seu trabalho?” Começamos com o modelo original de regolito virtual desenvolvido pelo DLR e o modificamos para torná-lo mais escalonável. “Em seguida, realizamos uma série de experimentos – metade em um ambiente simulado, metade no mundo real – para medir se a poeira lunar virtual se comportava da mesma forma que sua contraparte do mundo real.”
A ferramenta, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Bristol e baseada no Laboratório de Robótica de Bristol, poderia ser usada para treinar astronautas antes de missões lunares.
Trabalhando com seu parceiro industrial, a Thales Alenia Space no Reino Unido, que tem interesse específico em criar sistemas robóticos para aplicações espaciais, a equipe investigou uma versão virtual de regolito, outro nome para poeira lunar.
O regolito lunar é de particular interesse para as próximas missões de exploração lunar planejadas para a próxima década. A partir dele, os cientistas podem extrair recursos valiosos, como oxigênio, combustível de foguete ou materiais de construção, para apoiar uma presença de longo prazo na Lua.
Para coletar regolito, os robôs operados remotamente surgem como uma escolha prática devido aos menores riscos e custos em comparação com os voos espaciais humanos. No entanto, operar robôs nessas grandes distâncias introduz grandes atrasos no sistema, o que dificulta o controle.
Agora que a equipe sabe que essa simulação se comporta de maneira semelhante à realidade, eles podem usá-la para espelhar a operação de um robô na Lua. Essa abordagem permite que os operadores controlem o robô sem atrasos, proporcionando uma experiência mais suave e eficiente.
O autor principal Joe Louca, baseado na Escola de Engenharia Matemática e Tecnologia de Bristol, explicou:
“Pense nisso como um videogame realista ambientado na Lua – queremos ter certeza de que a versão virtual da poeira lunar se comporta exatamente como a coisa real, para que se estivermos usando-a para controlar um robô na Lua, ele se comportará como esperamos“, disse ele.
“Este modelo é preciso, escalonável e leve, portanto, pode ser usado para apoiar as próximas missões de exploração lunar”, completou.
Este estudo seguiu o trabalho anterior da equipe, que descobriu que os operadores de robôs especialistas querem treinar em seus sistemas com risco e realismo crescentes. Isso significa começar em uma simulação e aumentar para usar modelos físicos, antes de passar a usar o sistema real.
Um modelo de simulação preciso é crucial para o treinamento e o desenvolvimento da confiança do operador no sistema. Embora alguns modelos especialmente precisos de poeira lunar tenham sido desenvolvidos anteriormente, eles são tão detalhados que exigem muito tempo computacional, tornando-os muito lentos para controlar um robô sem problemas.
Pesquisadores do DLR (Centro Aeroespacial Alemão) enfrentaram esse desafio desenvolvendo um modelo virtual de regolito que considera sua densidade, aderência e atrito, bem como a gravidade reduzida da Lua. Seu modelo é de interesse para a indústria espacial, pois é leve em recursos computacionais e, portanto, pode ser executado em tempo real. No entanto, ele funciona melhor com pequenas quantidades de poeira lunar.
A equipe de Bristol teve como objetivos, em primeiro lugar, estender o modelo para que ele possa lidar com mais regolito, mantendo-se leve o suficiente para ser executado em tempo real, e depois verificá-lo experimentalmente.
Joe Louca acrescentou: “Nosso foco principal durante este projeto foi melhorar a experiência do usuário para os operadores desses sistemas – como poderíamos facilitar seu trabalho?” Começamos com o modelo original de regolito virtual desenvolvido pelo DLR e o modificamos para torná-lo mais escalonável. “Em seguida, realizamos uma série de experimentos – metade em um ambiente simulado, metade no mundo real – para medir se a poeira lunar virtual se comportava da mesma forma que sua contraparte do mundo real.”
