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 em 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 ou em constante mudança.

Partindo de tecnologias espaciais de GNC, a GMV está a aplicar o seu conhecimento e a sua experiência às 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 capacidades actuais da GMV no âmbito da robótica espacial:

  • 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”, construído a partir do contexto robótico GenoM, melhorado com técnicas “correcto por construção”.

    Numa actividade posterior (GOTCHA) optimizou-se o motor de planeamento e a capa funcional com o fim de adaptar o sistema às condições do software de voo espacial onde são escassos os recursos de CPU e memória.

  • Navegação autónoma: A navegação autónoma para robôs começa com a percepção do contexto através de sensores exterioceptivos (laser, estéreovisão, 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 por meio de braços robóticos:

  • Concepção e construção de rovers: A GMV desenvolveu e fabricou 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 estéreovisão 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 120 quilos para teleoperação em cenário lunar.
    • Rover virtual do tipo Exomars que utiliza o simulador 3DROV como robô autónomo orientado para objectivos.
    • Outros robôs para o sector terrestre, tais como FOXIRIS ou MBZIRC.
       
  • Centros de Controlo: Como extensão das suas capacidades no Segmento Terrestre, a GMV também desenvolve sistemas de controlo de robôs, tais como a missão EXOMARS ou o projecto RAT (banco de testes de autonomia de rovers).

Estas são algumas das capacidades actuais da GMV no âmbito da robótica aplicada a otros sectores:

  • Soluções robóticas para o sector do petróleo e do gás
     
    • FOXIRIS: O robô conhecido pelo nome de FOXIRIS (Flipper-based Oil & Gas ATEX Intelligent Robotics System) baseia-se nos últimos avanços desenvolvidos pela GMV na área dos robôs móveis de exploração da superfície planetária. Foi concebido para fazer frente aos riscos a que se expõem os trabalhadores na indústria do petróleo e do gás. Este robô realiza tarefas de inspecção tais como leitura de manómetros, válvulas e indicadores de nível, detecção de superfícies quentes, alarmes de som e escapes de gás. A tecnologia está a desenvolver-se como parte do desafio ARGOS, financiado pela multinacional petrolífera Total, para promover a criação de robôs destinados a instalações de produção de hidrocarbonetos em condições extremas.
       
    • MBZIRC (Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge): é uma competição robótica internacional que tem como objectivo a difusão do estado actual da tecnologia robótica e das suas múltiplas aplicações. A GMV participa na competição integrando a equipa equipa AL-ROBOTICS juntamente com a Universidade de Sevilha e FADA-CATEC. Dentro do consórcio, a GMV participa no Repto 2 de manipulação robótica onde uma plataforma autónoma móvel deve localizar um painel de ferramentas, manejar uma chave inglesa e apertar uma porca. Por sua vez, no Repto 1 a GMV é responsável pela localização de um UAV relativamente a uma plataforma móvel de aterragem.

  • Laboratorios robóticos
     
    • platform-art©: O platform-art© (Advanced Robotic Testbed for Orbital and Planetary Systems and Operations Testing) é um laboratório avançado de robótica para a realização de ensaios terrestres (antes do lançamento ao espaço) de sistemas e operações espaciais relacionados principalmente com os sistemas de Orientação, Navegação e Controlo de veículos espaciais.

      platform-art©
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    • SPoT (terreno de superfície 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 a partir de uma zona anexa que serve como Centro de Controlo Espacial. 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.

GALERIA DE VÍDEOS

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