Autonomia e Robótica

A Autonomia e a Robótica são actualmente consideradas as soluções mais adequadas para as tarefas 3D, ou seja, «Dull, Difficult and Dangerous» (monótonas, difíceis e perigosas) no âmbito espacial. Os robôs já substituem os astronautas en tarefas que requerem muito tempo ou que são repetitivas e que implicam a manipulação de grandes massas, com grande precisão. A utilização de robôs poderia inclusivamente permitir a realização de actividades não abordadas por seres humanos, tais como manutenção de satélites, recolha de amostras em planetas ou exploração espacial in-situ. Neste contexto, a autonomia, entendida como independência do robô no que toca ao controlo humano, é uma característica-chave de tais sistemas. Mesmo que o operador humano se encontre a milhares de quilómetros do sistema robótico, o robô deve poder reagir a um contexto hostil em constante mudança.

Partindo de tecnologias espaciais de GNC, a GMV está a aplicar o seu conhecimento e a sua experiência nas principais áreas da robótica (autonomia com utilização de técnicas de inteligência artificial tais como planeamento, programação e multi-agentes, planeamento de trajecto e controlo das rodas de navegação de rovers, manipulação e apreensão com braços robóticos, percepção do ambiente por meio de laser, estéreo-visão e dispositivos de tempo de voo).

Estas são algumas das actuais capacidades da GMV no âmbito da autonomia e da robótica:

  • Autonomia: Técnicas de Inteligência Artificial como as de planeamento, programação e muli-agentes. Dedica especial atenção aos sistemas robóticos e satélites que requeiram características cognitivas avançadas ao mesmo tempo que gera software blindado de uma forma automatizada (paradigma “correcto por construção").
     
  • A GMV desenvolveu também, dentro de um projecto da ESA, um controlador autónomo de uso geral (GOAC) como plataforma genérica aplicável a uma grande variedade de aplicações robóticas espaciais para a ESA. Esta plataforma espacial tem capacidades de Inteligência Artificial baseadas no paradigma intercalado “execução com planeamento”, construída a partir do contexto robótico GenoM, melhorado com técnicas “correcto por construção”.
     
  • Concepção e construção do rover: A GMV desenvolveu diversos rovers como plataformas de demonstração ou como aplicação de tecnologias robóticas:

    • MoonHound, em colaboração com o UPM-CAR (Centro para Automatização e Robótica)
    • EGP-Rover, veículo autónomo de quatro rodas com navegação baseada em estéreo-visão para servir como plataforma de mobilidade a TAS-I destinado ao alojamento de outros braços robóticos e à demonstração do conceito “centauro”.
    • LRM rover, plataforma de 60 quilos para teleoperação em cenário lunar.
    • Rover virtual do tipo Exomars que utiliza o simulador 3DROV como robô autónomo orientado para um objectivo.
       
  • Navegação robótica: A navegação robótica começa com a percepção do contexto através de sensores exterioceptivos (laser, estéreo-visão, tempo de voo), modelização do contexto, localização por meio de técnicas de fusão de dados de sensores de navegação (IMU, giroscópio, inclinómetros) e controlo do movimento mediante capacidades de planeamento da trajectória.
     
  • Manipulação robótica: Controlo de braços robóticos (KUKA, Mitsubishi) em tempo real, cinemática directa e inversa, planeamento motor, captação de objectos, apresentação visual (VS) e recolha de amostras.
     
  • Centro de Controlo Robótico: Como extensão das suas capacidades no Segmento Terrestre, a GMV desenvolve também sistemas para um Centro de Controlo Robótico, como a missão EXOMARS ou o projecto RAT (banco de testes para a autonomia do rover).
     
  • SPoT (campo de superficie planetária): A GMV alberga na sua sede uma superfície excepcional de 182 m2 que simula uma paisagem marciana de terra vermelha, com rochas e granulometria semelhante à do solo de Marte. Estas instalações oferecem uma grande área de teste e um contexto externo para o ensaio de diversas aplicações robóticas em condições de luz natural. As características do solo são iguais às de algumas regiões de Marte, e a cor, tamanho e distribuição das rochas procura reproduzir fielmente as imagens recebidas das missões marcianas.

  • Soluções de robótica para o sector do petróleo e do gás:
    • FOXIRIS: O robô conhecido pelo nome FOXIRIS (Flipper-based Oil & Gas ATEX Intelligent Robotics System) baseia-se nos mais recentes avanços desenvolvidos pela GMV na área dos rovers de exploração da superfície planetária. Foi concebido para fazer face aos riscos a são expostos os trabalhadores na indústria do petróleo e do gás. O robot incorpora sensores de navegação e instrumentos científicos que têm como objecto inspeccionar manómetros, válvulas e indicadores de nível, detectar superfícies quentes e alarmes sonoros e identificar fugas de gás. A tecnologia está a ser desenvolvida como parte do desafio ARGOS (Autonomous Robot for Gas and Oil Sites), lançado pela Total com o intuito de promover a criação de robôs para instalações de produção de hidrocarbonetos em condições extremas.

  • platform-art©

GALERIA DE VÍDEOS

Vídeos sobre os principais projectos e eventos do sector da robótica, nos quais participa a GMV.