Il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA sta facendo un passo avanti nel campo della robotica con l’introduzione del serpente robotico EELS. Questo robot versatile sarà in grado di mappare, attraversare ed esplorare destinazioni precedentemente inaccessibili in modo autonomo.
Ma come si crea un robot in grado di esplorare luoghi mai visti prima, senza l’input umano in tempo reale? Un team del Jet Propulsion Laboratory della NASA, che sta sviluppando un robot simile a un serpente per attraversare terreni estremi, affronta la sfida con la mentalità di una startup: costruire rapidamente, testare spesso, imparare, adattarsi, ripetere.
Chiamato EELS (abbreviazione di Exobiology Extant Life Surveyor), il robot autonomo a propulsione propria è ispirato dal desiderio di cercare segni di vita nell’oceano nascosto sotto la crosta ghiacciata della luna di Saturno, Encelado, scendendo attraverso stretti condotti superficiali che sparano geyser nello spazio. Sebbene i test e lo sviluppo continuino, la progettazione per una destinazione così impegnativa ha portato a un robot altamente adattabile. EELS potrebbe scegliere un percorso sicuro attraverso una vasta varietà di terreni sulla Terra, sulla Luna e ben oltre, comprese sabbie e ghiaccio ondulati, pareti rocciose, crateri troppo ripidi per i rover, tubi lavici sotterranei e spazi labirintici all’interno dei ghiacciai.
“Ha la capacità di andare in luoghi dove altri robot non possono andare. Anche se alcuni robot sono migliori in un particolare tipo di terreno o altro, l’idea per EELS è la capacità di farlo tutto”, ha detto Matthew Robinson del JPL, responsabile del progetto EELS. “Quando vai in posti dove non sai cosa troverai, vuoi inviare un robot versatile, consapevole dei rischi e preparato all’incertezza – e che può prendere decisioni da solo.”
Il team del progetto ha iniziato a costruire il primo prototipo nel 2019 e ha continuato a fare revisioni continue. Da oltre un anno, conducono test sul campo mensili e migliorano sia l’hardware che il software che consente a EELS di operare autonomamente. Nella sua forma attuale, chiamata EELS 1.0, il robot pesa circa 100 chilogrammi ed è lungo 4 metri. È composto da 10 segmenti identici che ruotano, utilizzando filettature a vite per la propulsione, la trazione e la presa.
Il robot è stato messo alla prova in ambienti sabbiosi, innevati e ghiacciati, dal Mars Yard al JPL a un “parco giochi per robot” creato in una località sciistica sulle montagne innevate del sud della California, persino in una pista di ghiaccio indoor locale.
“Abbiamo una filosofia diversa nello sviluppo dei robot rispetto agli spazi tradizionali, con molti cicli rapidi di test e correzioni”, ha detto Hiro Ono, investigatore principale di EELS al JPL. “Ci sono dozzine di libri di testo su come progettare un veicolo a quattro ruote, ma non c’è un libro di testo su come progettare un robot serpente autonomo per andare audacemente dove nessun robot è mai andato prima. Dobbiamo scriverne uno nostro. Ecco cosa stiamo facendo adesso.”
A causa del ritardo nella comunicazione tra la Terra e lo spazio profondo, EELS è progettato per percepire autonomamente il suo ambiente, calcolare il rischio, viaggiare e raccogliere dati con strumenti scientifici ancora da determinare. Quando qualcosa va storto, l’obiettivo è che il robot si riprenda da solo, senza assistenza umana.
EELS crea una mappa 3D dell’ambiente circostante utilizzando quattro coppie di telecamere stereo e lidar, simile al radar ma che impiega brevi impulsi laser invece di onde radio. Con i dati provenienti da quei sensori, gli algoritmi di navigazione elaborano il percorso più sicuro verso il futuro. L’obiettivo è stato quello di creare una libreria di “passi”, o modi in cui il robot può muoversi in risposta alle sfide del terreno, da movimenti laterali a ripiegarsi su se stesso, una mossa che il team chiama “banana”.
Lo scorso anno, il team di EELS ha potuto sperimentare spazi impegnativi quando hanno abbassato la testa di percezione del robot – il segmento con le telecamere e il lidar – in un pozzo verticale chiamato moulin al Ghiacciaio Athabasca nelle Montagne Rocciose Canadesi. A settembre, torneranno nel luogo, che è in molti modi un analogo per le lune ghiacciate nel nostro sistema solare, con una versione del robot progettata per testare la mobilità sotterranea. Il team farà cadere un piccolo insieme di sensori – per monitorare le proprietà chimiche e fisiche del ghiacciaio – che EELS sarà in grado di dispiegare in siti remoti.
“Finora il nostro focus è stato sulla capacità e sulla mobilità autonoma, ma alla fine vedremo quali strumenti scientifici possiamo integrare con EELS”, ha detto Robinson. “Gli scienziati ci dicono dove vogliono andare, di cosa sono più entusiasti, e noi forniremo un robot che li ci porti. Come? Come una startup, dobbiamo solo costruire.”
EELS è finanziato dall’Ufficio di Tecnologia e Strategia presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California attraverso un programma di accelerazione tecnologica chiamato JPL Next. Il JPL è gestito per la NASA dal Caltech a Pasadena, in California. Il team EELS ha collaborato con diversi partner universitari sul progetto, tra cui l’Università Statale dell’Arizona
