Les pièces robotiques pourraient être assemblées dans des robots araignées agiles pour explorer des tubes de lave ou des robots éléphants robustes pour transporter des panneaux solaires. —

Pour éviter un goulot d’étranglement de bots, une équipe d’ingénieurs du MIT conçoit un kit de pièces robotiques universelles qu’un astronaute pourrait facilement mélanger et assortir pour configurer rapidement différentes “espèces” de robots pour s’adapter à diverses missions sur la lune. Une fois qu’une mission est terminée, un robot peut être démonté et ses pièces utilisées pour configurer un nouveau robot pour répondre à une tâche différente.

L’équipe appelle le système WORMS, pour le Walking Oligomeric Robotic Mobility System. Les pièces du système comprennent des membres robotiques inspirés de vers qu’un astronaute peut facilement accrocher à une base et qui fonctionnent ensemble comme un robot marcheur. Selon la mission, les pièces peuvent être configurées pour construire, par exemple, de grands robots “pack” capables de transporter de lourds panneaux solaires sur une colline. Les mêmes pièces pourraient être reconfigurées en robots araignées à six pattes qui peuvent être abaissés dans un tube de lave pour forer de l’eau gelée.

“Vous pourriez imaginer un hangar sur la lune avec des étagères de vers”, déclare le chef d’équipe George Lordos, candidat au doctorat et instructeur diplômé au Département d’aéronautique et d’astronautique du MIT (AeroAstro), en référence aux robots articulés indépendants qui transportent leur propre moteurs, capteurs, ordinateur et batterie. “Les astronautes pourraient entrer dans le hangar, choisir les vers dont ils ont besoin, ainsi que les bonnes chaussures, le corps, les capteurs et les outils, et ils pourraient tout assembler, puis le démonter pour en faire un nouveau. La conception est flexible, durable et rentable.”

L’équipe de Lordos a construit et démontré un robot WORMS à six pattes. La semaine dernière, ils ont présenté leurs résultats à la conférence aérospatiale de l’IEEE, où ils ont également reçu le prix du meilleur article de la conférence.

Les membres de l’équipe du MIT comprennent Michael J. Brown, Kir Latyshev, Aileen Liao, Sharmi Shah, Cesar Meza, Brooke Bensche, Cynthia Cao, Yang Chen, Alex S. Miller, Aditya Mehrotra, Jacob Rodriguez, Anna Mokkapati, Tomas Cantu, Katherina Sapozhnikov, Jessica Rutledge, David Trumper, Sangbae Kim, Olivier de Weck, Jeffrey Hoffman, ainsi qu’Aleks Siemenn, Cormac O’Neill, Diego Rivero, Fiona Lin, Hanfei Cui, Isabella Golemme, John Zhang, Jolie Bercow, Prajwal Mahesh, Stephanie Howe, et Zeyad Al Awwad, ainsi que Chiara Rissola de l’Université Carnegie Mellon et Wendell Chun de l’Université de Denver.

Instinct animal

WORMS a été conçu en 2022 en réponse au Breakthrough, Innovative and Game-changing Idea Challenge (BIG) de la NASA, un concours annuel destiné aux étudiants universitaires pour concevoir, développer et démontrer une idée révolutionnaire. En 2022, la NASA a mis les étudiants au défi de développer des systèmes robotiques capables de se déplacer sur des terrains extrêmes, sans utiliser de roues.

Une équipe de l’atelier des ressources spatiales du MIT a relevé le défi, visant spécifiquement une conception de robot lunaire capable de naviguer sur le terrain extrême du pôle sud de la lune – un paysage marqué par une poussière épaisse et pelucheuse ; pentes abruptes et rocheuses; et des tubes de lave profonds. L’environnement abrite également des régions « ombragées en permanence » qui pourraient contenir de l’eau gelée, qui, si elle était accessible, serait essentielle au maintien des astronautes.

Alors qu’ils réfléchissaient aux moyens de naviguer sur le terrain polaire de la lune, les étudiants se sont inspirés des animaux. Lors de leur réflexion initiale, ils ont noté que certains animaux pourraient conceptuellement être adaptés à certaines missions : une araignée pourrait descendre et explorer un tube de lave, une ligne d’éléphants pourrait transporter de l’équipement lourd tout en se soutenant sur une pente raide, et une chèvre, attachée à un bœuf, pourrait aider à conduire le plus gros animal sur le flanc d’une colline car il transporte un ensemble de panneaux solaires.

“En pensant à ces inspirations animales, nous avons réalisé que l’un des animaux les plus simples, le ver, fait des mouvements similaires à ceux d’un bras, d’une jambe, d’une colonne vertébrale ou d’une queue”, explique le chef d’équipe adjoint et étudiant diplômé d’AeroAstro. Michel Brown. “Et puis l’ampoule s’est éteinte : nous pourrions construire tous ces robots inspirés par les animaux en utilisant des appendices ressemblant à des vers.”

Enclenchez, enlevez

Lordos, qui est d’origine grecque, a aidé à créer WORMS et a choisi la lettre “O” pour “oligomère”, qui en grec signifie “quelques parties”.

“Notre idée était qu’avec seulement quelques pièces, combinées de différentes manières, vous pouviez mélanger et assortir et obtenir tous ces robots différents”, explique Brooke Bensche, étudiante en premier cycle chez AeroAstro.

Les pièces principales du système comprennent l’appendice, ou le ver, qui peut être attaché à une carrosserie ou à un châssis, via un “bloc d’interface universel” qui emboîte les deux parties grâce à un mécanisme de torsion et de verrouillage. Les pièces peuvent être déconnectées avec un petit outil qui libère les broches à ressort du bloc.

Les appendices et les corps peuvent également s’emboîter dans des accessoires tels qu’une “chaussure”, que l’équipe a conçue sous la forme d’un wok, et un système LiDAR qui peut cartographier l’environnement pour aider un robot à naviguer.

“Dans les futures itérations, nous espérons ajouter plus de capteurs et d’outils encliquetables, tels que des treuils, des capteurs d’équilibre et des perceuses”, déclare Jacob Rodriguez, étudiant de premier cycle d’AeroAstro.

L’équipe a développé un logiciel qui peut être adapté pour coordonner plusieurs appendices. Comme preuve de concept, l’équipe a construit un robot à six pattes de la taille d’un go-kart. En laboratoire, ils ont montré qu’une fois assemblés, les membres indépendants du robot fonctionnaient pour marcher sur un sol plat. L’équipe a également montré qu’elle pouvait monter et démonter rapidement le robot sur le terrain, sur un site désertique en Californie.

Dans sa première génération, chaque appendice de WORMS mesure environ 1 mètre de long et pèse environ 20 livres. Dans la gravité de la lune, qui est d’environ un sixième de celle de la Terre, chaque membre pèserait environ 3 livres, ce qu’un astronaute pourrait facilement manipuler pour construire ou démonter un robot sur le terrain. L’équipe a prévu les spécifications d’une génération plus importante avec des appendices plus longs et légèrement plus lourds. Ces pièces plus grandes pourraient être assemblées pour construire des robots “pack”, capables de transporter de lourdes charges utiles.

“De nombreux mots à la mode sont utilisés pour décrire des systèmes efficaces pour l’exploration spatiale future : modulaire, reconfigurable, adaptable, flexible, transversal, etc.”, explique Kevin Kempton, ingénieur au Langley Research Center de la NASA, qui a servi comme juge pour le BIG Idea Challenge 2022. “Le concept MIT WORMS intègre toutes ces qualités et plus encore.”

Cette recherche a été soutenue, en partie, par la NASA, le MIT, le Massachusetts Space Grant, la National Science Foundation et la Fannie and John Hertz Foundation.

Vidéo: https://youtu.be/U72lmSXEVkM