En el terreno, ERNEST sirvió como banco de pruebas para una posible misión lunar futura que requeriría velocidades más altas y una distancia mucho mayor que la que pueden recorrer los vehículos exploradores actuales.
Esta tecnología podría utilizarse para optimizar los diseños de futuras misiones de exploración en la Luna y más allá.
“Estas pruebas nos están ayudando a perfeccionar el hardware de movilidad y el software de autonomía para navegar por distancias extremas a través de una amplia gama de terrenos y condiciones de iluminación previstas en la Luna”, dijo Issa Nesnas, tecnólogo principal del JPL que dirigió las pruebas recientes como jefe de autonomía para un concepto de misión de la NASA para un posible futuro vehículo lunar de largo alcance.
El equipo de Nesnas está utilizando ERNEST para demostrar que es posible construir un rover del doble de tamaño que el prototipo y capaz de realizar una misión lunar de larga distancia.
Durante la reciente campaña, ERNEST alcanzó velocidades de hasta 1 km/h (0,6 mph) durante 37 horas de conducción, a lo largo de siete días de pruebas intermitentes. Esto representa un orden de magnitud superior a la velocidad máxima que pueden alcanzar
Perseverance y Curiosity.
“Con este vehículo se podría hacer un viaje científico por carretera a través de la Luna, o incluso de Marte”, dijo James Keane, científico planetario del JPL que trabaja en misiones lunares.
Entrenando al rover
El objetivo inicial del equipo que desarrolló ERNEST era mecánico: diseñar un rover relativamente sencillo y de bajo costo que mejorara el fiable sistema de suspensión de balancín-bogie presente en todos los rovers marcianos desde el Sojourner de la NASA.
Este sistema pasivo mantiene un peso relativamente constante en las seis ruedas, gracias a puntos de pivote y puntales que permiten que cada una se adapte a la superficie cambiante. En ERNEST, la suspensión activa permite al rover gestionar la distribución del peso entre sus ruedas.
Dos articulaciones motorizadas en la parte delantera regulan un cardán que le permite desplazarse mediante diferentes tipos de marcha, como el movimiento de zigzag, el desplazamiento sobre las ruedas y la superación de obstáculos.
Mediante un mecanismo de embrague, puede alternar entre la suspensión activa y la pasiva, que ofrece menor capacidad todoterreno pero mayor eficiencia energética. Gracias a sus cuatro ruedas direccionales, puede desplazarse en cualquier dirección, incluso lateralmente.
“Partimos de la premisa de que podíamos mejorar el diseño de un sistema de movilidad robótica para superficies planetarias”, afirmó Hari Nayar, tecnólogo principal del JPL y líder del equipo ERNEST.
“Si bien el sistema de balancín-bogie ha tenido mucho éxito en los últimos 30 años, durante ese tiempo se ha investigado mucho sobre la movilidad y la interacción con el terreno”.
Antes de llegar a la versión actual de ERNEST, el equipo construyó dos prototipos anteriores, de aproximadamente 0,6 metros de largo cada uno, para probar 11 configuraciones de suspensión activa.
En un remolque lleno de un simulador de regolito lunar, realizaron experimentos con diferentes ángulos de inclinación durante varios meses antes de llegar al diseño final.
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Posteriormente, el equipo amplió el sistema, añadiendo una cabeza rectangular montada en un mástil de 1,4 metros de altura.
El hardware se completó en septiembre de 2024, pero el rover aún necesitaba un operador humano que lo manejara mediante un joystick, enviando comandos para indicarle cómo sortear los obstáculos.
Para entrenar al rover a pensar por sí mismo, el equipo de ERNEST recurrió al aprendizaje por refuerzo, un tipo de inteligencia artificial en la que el robot aprende interactuando con su entorno.
El Laboratorio de Simulación Dinámica y en Tiempo Real del JPL desarrolló un entorno de pruebas virtual de alta fidelidad que reproduce el comportamiento del rover.
El equipo alimentó el simulador con datos recopilados por ingenieros que documentaron la respuesta del hardware real del rover a diversos tipos de terreno.
En un clúster de computación de alto rendimiento, el equipo ejecutó numerosas simulaciones simultáneamente, completando en ocasiones miles de horas de pruebas durante un solo fin de semana.
Tras meses de entrenamiento virtual, el equipo de ERNEST estaba listo para comprobar si el rover podía utilizar sus nuevos algoritmos autónomos para sortear obstáculos que detendrían a un rover con suspensión pasiva.
Instalaron una pista de obstáculos con ondulaciones de arena, montones de escombros, escalones y pendientes pronunciadas en el Mars Yard del JPL, un campo de pruebas de terreno al aire libre. Luego observaron cómo el rover maniobraba por sí solo.
Superar obstáculos
Desde entonces, ERNEST ha completado muchas pistas similares. El equipo de Nayar está iniciando un nuevo proyecto de autonomía que consiste en integrar la capacidad del rover para determinar cuándo y cómo usar su suspensión activa con un sistema de navegación inteligente de largo alcance.
El objetivo es que ERNEST pueda planificar una ruta eficiente para superar obstáculos manejables y sortear los peligrosos.
Estas capacidades podrían contribuir a
futuras misiones de rovers que exploren paisajes formidables en Marte o zonas más accidentadas de la Luna.
El proyecto ERNEST, que comenzó en 2022, fue financiado inicialmente con fondos internos de investigación y desarrollo del JPL.
Actualmente, recibe financiación del Programa de Exploración de Marte de la NASA y de la Oficina de Estrategia e Integración de la Ciencia de la Exploración de la agencia, perteneciente a su Dirección de Misiones Científicas en la sede central de la NASA en Washington. El Instituto Tecnológico de California (Caltech), en Pasadena, California, gestiona el JPL para la NASA.