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Jul 27, 2023

Des robots à pattes pour aider à la recherche planétaire

Feifei Qian est le chercheur principal bénéficiant d'une subvention de la NASA qui pourrait contribuer de manière significative aux explorations planétaires. (Photo/Autorisation de Feifei Qian) Chaque nuit, partout dans le monde, les gens lèvent les yeux et voient la lune.

Feifei Qian est le chercheur principal d'une subvention de la NASA qui pourrait contribuer de manière significative aux explorations planétaires.

(Photo/avec l'aimable autorisation de Feifei Qian)

Chaque nuit, partout dans le monde, les gens lèvent les yeux et voient la lune. Certaines nuits, il apparaît comme un petit éclat ; les autres nuits, il est plein et illumine le ciel sombre. De quoi est fait ce satellite ? Est-ce qu'il y a de l'eau ? A-t-il déjà soutenu une vie animale ou végétale ?

Les robots aident depuis longtemps les scientifiques à répondre à ces questions et à d’autres sur la Lune et les planètes qui ornent notre système solaire. Cependant, les rovers actuels ont généralement des roues qui peuvent rester coincées dans le terrain des planètes, les obligeant parfois à abandonner d'importantes missions d'exploration.

Feifei Qian, professeur adjoint WiSE Gabilan à l'école d'ingénierie de l'USC Viterbi, dirige un projet de trois ans financé par la NASA pour créer des robots à pattes capables de glisser plus facilement sur des surfaces glacées, du sable en croûte et d'autres environnements difficiles à naviguer. améliorant considérablement la capacité des scientifiques à recueillir des informations sur les corps planétaires.

L’objectif primordial de cet effort est de comprendre comment intégrer la technologie robotique à la fois aux sciences planétaires et aux sciences cognitives, afin d’améliorer l’exploration robotisée des environnements planétaires. Essentiellement, ce projet vise à créer des robots et des rovers à haute mobilité de nouvelle génération, capables de se déplacer facilement sur les surfaces planétaires et de soutenir de manière flexible les objectifs d'exploration des scientifiques humains.

Ce projet utilise des robots « bio-inspirés » dotés de jambes, ce qui signifie que leur forme est calquée sur les capacités uniques des animaux à bien se déplacer sur des surfaces difficiles comme le sable mou. Utilisant la dernière technologie d'actionneurs « à entraînement direct », ces robots peuvent « sentir » le terrain (par exemple, la douceur du sable, les formes des roches) depuis leurs jambes. Cette capacité permet aux robots sur pattes d'interagir avec l'environnement de la même manière que les animaux, en ajustant leurs mouvements selon les besoins.

Comme le dit l’enquêteur principal Qian, ces robots sont modélisés d’une manière qui leur permet « non seulement d’imiter l’apparence des animaux, mais aussi de vraiment comprendre ce qui fait leur succès sur différents terrains ».

La capacité de « sentir » le terrain à l’aide de leurs jambes permet également à ces robots sur pattes de recueillir facilement des informations sur l’environnement lorsqu’ils se déplacent et d’ajuster leurs stratégies d’exploration en fonction de ces informations. Intégrés à des instruments scientifiques supplémentaires, ces robots peuvent collecter une grande quantité d’informations utiles lorsqu’ils se déplacent sur les surfaces planétaires.

"Pour les nombreux environnements planétaires que nous aimerions explorer, nous aimerions envoyer des rovers et des robots pour recueillir des informations avant d'envoyer des humains", a déclaré Qian. "Même pour les environnements où il est sûr d'envoyer des astronautes, les robots mobiles peuvent intégrer des instruments scientifiques et aider à prendre des mesures précises tout en se déplaçant.

Bien que les Mars Exploration Rovers et d'autres robots aient été envoyés avec succès dans l'espace, ils fonctionnent généralement sur la base d'un agenda préprogrammé, ce qui signifie que les scientifiques et les ingénieurs doivent saisir des instructions détaillées sur où aller et quoi faire avant que les robots ne soient envoyés dans l'espace. 'arrivée sur la planète. En conséquence, lorsque le robot rencontre des scénarios inattendus ou découvre des mesures intéressantes, il dispose de capacités limitées pour adapter son plan. Cela pourrait entraver la capacité des robots ou des rovers à naviguer efficacement dans les nouveaux environnements, ou même manquer des opportunités de faire d'importantes découvertes scientifiques.

Le projet de recherche de Qian, LASSIE, signifiant Legged Autonomous Surface Science In Analogue Environments, vise à permettre aux robots de se déplacer simultanément plus efficacement dans divers environnements tout en collectant des informations à leur sujet. Ces informations pourraient permettre aux chercheurs de mieux comprendre à quoi ressemblent ces planètes et comment elles réagissent aux perturbations. En comprenant comment les scientifiques humains interprètent ces informations et adaptent leurs plans d’exploration, les roboticiens et les scientifiques cognitifs de l’équipe LASSIE créeront ensemble des robots intelligents capables de commencer à prendre des décisions d’exploration « comme un scientifique ». L'une des questions qui guident cette recherche, a déclaré le professeur Doug Jerolmack, co-chercheur de l'Université de Pennsylvanie, est la suivante : "Comment exploiter un robot le plus efficacement possible, afin qu'il assume une partie du fardeau de la prise de décision ?"