Astronauta no espaço controla robô em terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2022

Este é o robô interativo Análogo-1, uma imitação de um robô espacial.
[Imagem: ESA]

Controlando um robô do espaço

Um astronauta no espaço, a bordo da Estação Espacial Internacional, controlou em tempo real um robô em um ambiente espacial simulado de exploração instalado na Alemanha.

A tecnologia, que tem como objetivo permitir a astronautas em órbita controlar rovers explorando superfícies extraterrestres, foi desenvolvida por uma equipe de pesquisa da Agência Espacial Europeia (ESA) e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), com participação de parceiros da academia e da indústria, culminando com esta sessão de controle do rover baseado em terra.

Os robôs têm-se mostrado elementos essenciais da exploração da Lua e de Marte, mas seu controle direto, a partir dos centros de controle na Terra, não é possível até agora devido ao problema do retardo nas comunicações, o tempo que leva para que o comando viaje até o robô, verifique o que está acontecendo e retorne o resultado - se você virar o robô na direção errada, pode não dar tempo de consertar o erro.

Mais plausível é uma situação na qual os astronautas ficam em uma nave em órbita do corpo celeste sendo explorado, e controlem, em tempo real, um robô que tenha pousado. Isso não apenas diminui os riscos para a tripulação, como também viabiliza o estudo de corpos celestes onde não é possível o pouso de astronautas.

Os esforços para o controle dos robôs a partir do espaço começaram há quase uma década. Os resultados da campanha de testes mais recente, que começou em 2019, foram divulgados agora em um artigo publicado na revista Science Robotics.

E, finalmente, a equipe conseguiu um nível de controle prático.

O algoritmo de controle lida com o retardo nas comunicações, evitando acidentes com o robô.
[Imagem: Michael Panzirsch et al. - 10.1126/scirobotics.abl6307]

Controle de robô com retardo de tempo

O teste espaço-terra principal, com duas horas de duração, superou com sucesso um retardo bidirecional nos sinais de comunicação com média de 0,8 segundo, e uma taxa de perda de pacotes de dados de cerca de 1%.

"Nossa equipe na DLR teve que projetar um algoritmo de controle que pudesse funcionar de forma estável, apesar desse retardo de tempo. Como há um atraso no feedback de força recebido pelo operador, ele pode continuar a mover o robô ainda mais, mesmo depois de atingir uma rocha. Isso pode fazer com que o robô fique fora de sincronia com seu controlador, potencialmente vibrando como um louco, talvez até se danificando.

"Para evitar que isso aconteça, usamos um conceito chamado 'passividade' - analisamos a quantidade total de energia que o operador coloca e, no lado remoto, garantimos que o robô nunca forneça mais energia do que isso e vice-versa.

"Assim, por exemplo, quando o braço do robô está se movendo e repentinamente atinge uma rocha, seria necessária uma energia extra para que ele se movesse, o que o astronauta não comandou, então reduzimos a energia do comando de uma vez para desacelerar o braço. Então, após os 850 microssegundos de retardo, quando o astronauta sente a rocha, ele pode optar por adicionar a energia extra para empurrá-la. Esta técnica de 'Abordagem de Passividade no Domínio do Tempo para Alto Retardo' é muito intuitiva na prática e deve funcionar bem com tempos de atraso mais altos também," explicou Aaron Pereira, líder do projeto na DLR.

Comprovado o funcionamento do algoritmo de controle, a equipe pretende agora dar um pouco mais de realismo aos testes, saindo do ambiente de laboratório e levando o robô para explorar as encostas vulcânicas do Monte Etna, na Itália.

Mais tópicos