Um robô de quatro braços substituirá os astronautas no espaço?

O espaço muda as regras para quase tudo, inclusive como um robô deve se mover. Na Terra, as pernas nos ajudam a ficar de pé, a equilibrar-nos e a atravessar uma sala. Na microgravidade, essas mesmas pernas perdem muito do seu propósito.

É por isso que a Orbit Robotics, uma empresa acadêmica da ETH Zurich, adotou uma abordagem diferente com a Helios. O robô foi construído com quatro braços para poder agarrar, apoiar e trabalhar dentro de uma espaçonave. Dois braços podem segurar enquanto os outros dois manuseiam ferramentas, cargas e equipamentos.

É um design inteligente para um native onde flutuar é fácil e permanecer estável é o verdadeiro desafio. Veja como o Helios funciona e por que ele pode mudar a forma como os astronautas obtêm ajuda em órbita.

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Por que o robô espacial Helios tem quatro braços

Helios usa dois pares de braços com funções diferentes. Um par pode ancorar o robô em superfícies internas. A outra dupla pode manusear ferramentas, descarregar cargas, movimentar equipamentos ou realizar outros trabalhos dentro de uma espaçonave.

Essa configuração é importante porque a estabilidade e o trabalho precisam acontecer ao mesmo tempo em órbita. Um robô flutuante não pode plantar os pés casualmente, curvar-se e pegar algo. Ele precisa aguentar enquanto funciona.

É aí que Helios faz sentido. Dois braços podem mantê-lo firme enquanto os outros dois realizam o trabalho. Na microgravidade, as pernas tornam-se uma ferragem additional, a menos que possam agarrar, apoiar ou manipular objetos. Helios evita esse problema transformando todo o corpo em uma ferramenta de movimento e trabalho.

Como funciona este robô espacial de quatro braços

A Orbit Robotics diz que o Helios usa um sistema acionado por tendões. Em vez de colocar motores em cada junta, o robô mantém muitos desses motores mais próximos dos ombros. Cabos e polias transmitem força através dos braços.

Esse design pode reduzir o peso nas extremidades dos membros. No espaço, membros pesados ​​podem criar movimentos estranhos. Um robô também precisa de controle, especialmente quando segura cargas ou ferramentas perto de equipamentos caros.

Helios também usa uma articulação de cotovelo com contato giratório. Isso pode soar como um pequeno detalhe. Em órbita, pode fazer uma grande diferença. Um movimento repentino pode desestabilizar o robô. Também poderia enviar tudo o que o robô carrega à deriva através de uma espaçonave. O movimento suave torna-se um recurso de segurança.

Como IKARUS ajudou a moldar Helios

Antes do Helios, a equipe construiu uma plataforma robótica anterior chamada IKARUS. Esse projeto ajudou a testar ideias como teleoperação, aprendizagem por imitação e manipulação com dois braços. Em outras palavras, IKARUS deu à equipe uma maneira de aprender como um robô poderia se mover, copiar tarefas e manusear objetos em um ambiente semelhante ao espaço.

Essas lições ajudaram a moldar Helios. Isso é importante porque o {hardware} espacial raramente tem uma segunda probability. Um robô projetado para órbita deve ser confiável, compacto e útil em condições restritas. Ele também precisa se comportar de maneira previsível perto dos humanos. Helios baseia-se nesse trabalho anterior com um corpo que melhor se adapta ao ambiente.

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Por que os astronautas precisam de ajuda robótica em órbita

A Orbit Robotics afirma que sua missão é libertar os astronautas, não substituí-los. Isso parece reconfortante. Também faz sentido prático. Os astronautas são pessoas altamente treinadas que realizam alguns dos trabalhos mais caros que se possa imaginar. No entanto, grande parte do tempo da tripulação a bordo da Estação Espacial Internacional é destinada à manutenção.

Algumas estimativas colocam a manutenção em cerca de 35% do tempo da tripulação. Com um custo estimado em US$ 140 mil por astronauta-hora, a logística básica pode se tornar surpreendentemente cara. Isso significa que a classificação de suprimentos, a movimentação de equipamentos ou o trabalho de rotina podem ter um preço enorme. Helios não precisa ser um gênio para ajudar. Ele precisa se movimentar por corredores estreitos, manter-se estável sem gravidade e manipular objetos com cuidado. Esse é o objetivo do design.

A Orbit Robotics construiu o Helios com quatro braços para que ele possa agarrar, apoiar e manusear ferramentas dentro de uma espaçonave em microgravidade. (Robótica Órbita)

O que Helios poderia fazer no espaço

O primeiro trabalho da Helios parece focado no trabalho no inside de naves espaciais. Isso pode incluir descarregar carga, ajudar no gerenciamento de suprimentos, movimentar equipamentos e auxiliar na manutenção de rotina. Esses trabalhos podem parecer chatos. Em órbita, tarefas chatas ainda exigem tempo, treinamento e atenção.

Com o tempo, a Orbit Robotics vê um papel mais amplo para robôs como o Helios. Isso poderia incluir serviços de satélite. Também poderia incluir a construção no espaço à medida que estações comerciais e habitats orbitais se tornassem mais comuns.

Se os custos de lançamento continuarem caindo, mais equipamentos entrarão em órbita. Mais {hardware} significa mais manutenção. Mais estações significam mais logística. Isso cria uma abertura clara para robôs como o Helios, construídos para o espaço desde o início.

Por que os robôs podem ocupar mais trabalho espacial

O voo espacial humano ainda captura a imaginação. Sempre aconteceu. No entanto, o corpo humano tem sérios limites no espaço. Os astronautas podem enfrentar exposição à radiação, perda óssea, problemas de visão e efeitos cognitivos ligados a alterações de fluidos no cérebro.

Esses riscos aumentam durante missões mais longas. Os robôs não precisam de ar, comida, sono ou proteção contra radiação da mesma forma que os humanos. Eles também podem correr riscos que seriam inaceitáveis ​​para os astronautas.

Isso não torna os astronautas obsoletos da noite para o dia. Ainda assim, isso muda a conversa. Se as máquinas puderem realizar mais trabalho em órbita, os humanos poderão gastar menos tempo em tarefas rotineiras e mais tempo na ciência. Isso poderia significar mais atenção às pesquisas ligadas ao envelhecimento, tratamentos de câncer, bioimpressão de órgãos e outros experimentos que se beneficiam da microgravidade.

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Os robôs espaciais poderiam construir a próxima economia espacial?

Se as estações espaciais comerciais crescerem, precisarão de cuidados constantes. A carga precisará ser classificada. O equipamento precisará ser movido. As estruturas podem precisar de inspeção ou reparo. Os satélites podem precisar de manutenção. Os habitats futuros poderão necessitar de robôs capazes de montar, manter e adaptar-se.

É aí que uma máquina como o Helios se torna mais do que um protótipo bacana. Poderia tornar-se parte da força de trabalho que mantém a infra-estrutura espacial em funcionamento.

A grande questão é se os humanos permanecem no centro desse trabalho ou assumem um papel mais seletivo. Ainda poderemos enviar astronautas para órbita, mas os seus empregos poderão mudar drasticamente.

Em vez de realizar todas as tarefas manualmente, eles podem supervisionar robôs construídos para locais onde o corpo humano sofre.

O robô Helios de quatro braços foi projetado para gravidade zero, onde as pernas são menos úteis do que agarrar e apoiar. (Robótica Órbita)

O que Helios pode significar para futuros robôs espaciais

Os engenheiros estão começando a projetar máquinas para ambientes específicos, em vez de forçá-las a moldar corpos humanos. Essa mudança pode afetar mais do que a exploração espacial.

Na Terra, os robôs já trabalham em armazéns, fábricas, hospitais e zonas de desastre. Em cada caso, o melhor design pode não parecer humano. Pode parecer estranho, especializado e um pouco perturbador.

Helios mostra por que isso pode ser bom. Um robô construído para seu ambiente pode trabalhar com mais eficiência. Também pode assumir empregos arriscados e ajudar os humanos a concentrarem-se em trabalhos que requerem julgamento, criatividade ou formação científica.

Para o espaço, isso poderia significar missões mais seguras. Também poderia significar menos astronautas gastando horas preciosas em manutenção de rotina.

Principais conclusões de Kurt

O Helios se destaca porque foi construído para o native onde vai funcionar. Em órbita, caminhar oferece muito pouca ajuda. Os equipamentos de preensão, apoio e manuseio tornam-se muito mais importantes. É isso que torna o design de quatro braços tão prático. Isso dá ao robô uma maneira de se segurar enquanto trabalha, que é exatamente o que os astronautas precisam na microgravidade. A Orbit Robotics diz que o Helios foi criado para ajudar os astronautas, não para substituí-los. Ainda assim, este robô levanta uma questão maior. À medida que as máquinas se tornam mais capazes, elas poderão assumir mais trabalhos arriscados e repetitivos fora da Terra. Isso poderia dar aos astronautas mais tempo para a ciência, descobertas e decisões que requerem julgamento humano. Também poderia mudar a forma como pensamos sobre o envio de pessoas ao espaço.

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