Más Allá de la Ciencia Ficción
04.26.2005
Más Allá de la Ciencia Ficción -- NASA Prueba la Cooperación de
Humanos y Robots en el Desierto de Utah
Diseñar, y luego enseñar a los robots a conversar y trabajar en equipos con seres humanos parece materia de la ciencia ficción. Aún así, la NASA ya ha estado tomando pasos en un desierto de Utah que pueden dirigir a la agencia del espacio aún más allá de la imaginación creadora de los escritores de ciencia ficción.
"Uno de nuestros problemas más grandes es eliminar ideas preconcebidas arraigadas en la ciencia ficción o en la tecnología robótica existente," dijo el Dr. Bill Clancey, Investigador Principal del proyecto del programa de computadoras (software) 'Agente Móvil' en el Centro de Investigación de NASA Ames, localizado en el Silicon Valley de California. "Construyendo prototipos y ponerlos a prueba, podemos descubrir cual es el concepto apropiado del diseño."
Por los últimos tres años, cerca de Hanksville, Utah, localizado en el desierto del sudeste de los Estados Unidos, científicos de la NASA y unos robots han viajado bravamente sobre el terreno árido con la meta de avanzar la ciencia robótica, para que así los equipos de humanos-robots un día puedan explorar la luna y Marte más efectivamente. Por más de una semana esta primavera, un grupo de científicos e ingenieros de la NASA y robots se han trasladado al desierto para simular exploraciones geológicas de otros planetas.
Metas ambiciosas se han puesto para la expedición de campo en Utah, la cual se llevará a cabo durante el 3 de abril al 16 de abril de 2005. Un objetivo será alentar a los robots a trabajar juntos para ayudar a los 'astronautas' mantener una conexión a las computadoras a medio de una red radiofónica, según Clancey. "El robot es un instrumento para ayudar a los humanos hacer descubrimientos científicos," dijo Clancey, explicando que el robot es otra pieza de herramienta científica.
"Considerando la visión de exploración de la NASA para regresar a la luna y seguir a Marte, la cooperación humano-robótica será esencial para lograr esa visión," dijo Eugene Tu, el sub-director del departamento de la Tecnología de Exploración del centro Ames de la NASA.
"Para que los seres humanos puedan trabajar efectivamente en ambientes extremos, tal como el de la luna y Marte, por tiempos largos, los astronautas requerirán la ayuda de sistemas de robots para tales tareas como hacer descubrimientos científicos, construir habitaciones para humanos, mantener el medio ambiente de tales habitaciones, y realizar otros estudios científicos," explicó Tu.
"Las interacciones humano-robóticas se pueden mejorar más efectivamente a través de experimentos en ambientes parecidos a los de otros planetas, durante cuáles, humanos y robots hacen trabajo auténtico," dijo Clancey. El proyecto de este año se planifica para llevarse a cabo en la Estación de Investigación de Desierto de Marte (Mars Desert Research Station, MDRS) de la Sociedad de Marte, a unos 20 minutos, en automóvil, de Hanksville, Utah, o a unas cuatro horas de la Ciudad de Salt Lake.
"Abril es el mes más variable en el desierto. Durante ese tiempo, sucede una transición de temperaturas de los 50's (grados Fahrenheit) (10 grados Centígrados), que ocurre en marzo, a los 80's (grados Fahrenheit) (27 grados Centígrados), que ocurre en mayo," notó Clancey. "Es un desierto alto – acerca de 4.000 pies (1.219 metros) de elevación. He estado allí tres veces anteriormente, y durante ese tiempo, nosotros hemos tenido vendavales de polvo, lodo, rachas severas de relámpagos, y nieve. Puede ser maravilloso, y puede ser muy incómodo. Les aconsejamos a las personas que traigan ropa de invierno con ellos, y un sombrero y guantes – porque uno siempre puede deshacerse de capas de ropa si es necesario."
Dos modelos prototipos del robot están tomando parte en estos experimentos del 2005 en Utah, como parte de proyecto "Ayudante Robótico de Actividad Extra-Vehicular (Extra-Vehicular Activity Robotic Assistant, ERA) en el Centro Espacial Johnson de la NASA. El robot de cuatro ruedas, con antenas y otros instrumentos que brotan arriba de su cuerpo principal, está semejante a los humanos de estatura. Unos 20 científicos e ingenieros del Centro Ames de la NASA, en California, y del Centro Espacial Johnson de la NASA, en Houston, Texas, planifican tomar parte en estas pruebas.
"En este tercero año, procuramos demostrar las interacciones entre el robot 'ERA' y dos geólogos humanos," dijo Clancey. "El robot 'ERA' procurará mantener a los geólogos conectados a la red radiofónica (de computadora)," agregó Clancey.
El ayudante robótico, el cual fue desarrollado en el centro espacial Johnson de la NASA, responde a órdenes de voz. Los ingenieros diseñaron los robots para ser unidades de pruebas para investigaciones que resulten en el desarrollo de especificaciones y, eventualmente, la cooperación exitosa entre astronautas en sus trajes del espacio y robots autónomos.
El robot "ERA" incluye sensores, algunos semejantes a los cinco sentidos humanos, pero en varios casos, más poderosos. Un sistema de posición global localiza con toda precisión el sitio del robot en el planeta, y un sistema de medidores de distancia 'laser' ayudan al robot evitar obstáculos y planear su ruta de movimiento. Además, cada robot "ERA" tiene un acelerómetro de seis-ejes o un instrumento que mide la inclinación para ayudar al robot a navegar y a medir la inclinación del terreno para evitar caídas.
Los apéndices del robot incluyen una 'mano' manipuladora que se puede mover en siete rangos de movimiento y varias plataformas de cámara que puede rastrear de lado a lado y de arriba abajo. El robot "ERA" también puede jalar un remolque para llevar instrumentos, muestras, y equipo.
Los robots "ERA" participan en pruebas de campo de vez en cuando, ambos en el Centro Espacial Johnson de la NASA y en sitios remotos tal como UTA, con científicos vestidos en traje espacial y con ingenieros que participan en una variedad de eventos relacionados al espacio. Los ingenieros utilizan los resultados de estas pruebas de campo para mejorar no sólo el robot, pero también el diseño de trajes espaciales, así haciendo posible el llevar a cabo trabajos más complejos.
Los ayudantes robóticos también permitirán a los ingenieros avanzar el desarrollo de robots autónomos nuevos capaces de trabajar 'flotando' en el espacio en el ambiente de cero gravedad.
Durante estas pruebas de campo, los científicos planean examinar las limitaciones que presentan el terreno, la distancia, coordinación de trabajo, y otros factores para determinar qué instrumentos nuevos y métodos nuevos se deben desarrollar para mejorar la tecnología existente. Este proceso reunirá el equipo remoto de la ciencia, el equipo de apoyo de misión, el hábitat y su tripulación, los robots, las redes de la computadora, y astronautas para simular la exploración futura de superficies planetarias.
El grupo pondrá el equipo dentro de, y alrededor de, la Estación de Investigación de Desierto de Marte (Mars Desert Research Station, MDRS). Los miembros del grupo utilizarán instrumentos prototípicos, inclusive una red radiofónica de computadora, y servicios de comunicación para control de la misión por ordenes de voz que en parte automatizan el sistema de comunicaciones utilizadas durante las misiones de Apolo a la luna en el final de la década de los sesentas y al principio de los setentas.
Los investigadores realizarán una serie de "humano-robot" misiones geológicas, aumentando la dificultad de paso en paso, para explorar terreno nuevo durante un periodo de varios días. Estas simulaciones también involucrarán científicos situados en sitios lejanos. Los científicos harán audio-grabaciones y video-grabaciones de las actividades. Los investigadores evaluarán luego las grabaciones para aprender acerca de interacciones de humano-robot inclusive órdenes de voz y preferencias de tareas. A base de los análisis de las grabaciones y de otros datos, los científicos pueden valorar el equipo, los programas de computadora (software), y los procedimientos. Los científicos entonces pueden desarrollar los requisitos y las especificaciones nuevas para mejorar las interacciones y la cooperación de humano-robot.
En misiones del espacio, el tiempo de los astronauta es valioso. Cualquier ayuda que los robots autónomos puedan prestar a los astronautas en hacer tareas rutinas y repetitivas permiten a los astronautas enfocar en las investigaciones que requieren su sabiduría y experiencia. Entre los trabajos que pueden emprender los robots son inspecciones sencillas, mantenimiento, exploración del terreno, producción de mapas, y recoger las muestras del experimento.
Los científicos creen que robots pueden ser también útiles a los seres humanos que exploran el espacio a causa de las demandas físicas que los trajes espaciales y otro equipo presentan a los astronautas. Aunque los trajes espaciales permiten a los humanos vivir y trabajar en el ambiente muy peligroso del espacio, estas prendas de vestir protectoras entorpecen la movilidad, la destreza, la comunicación, la visibilidad, y la fuerza de los astronautas. En todas estas áreas, los robots pueden aumentar las capacidades de los astronautas, y el equipo "humano-robot" puede hacer lo que ni las personas ni las máquinas podrían hacer por sí mismos, según los científicos.
"El año pasado, nuestro objetivo principal fue el de probar el sistema de 'Agente Móvil' mientras las personas y un ayudante robótico exploraron el desierto," dijo Clancey, discutiendo las pruebas del desierto que se llevaron a cabo durante la primavera del 2004. "Durante las misiones de Apolo a la luna, los astronautas hablaron continuamente con el centro de control en Houston. Pero durante nuestra prueba, cada persona llevó una computadora personal portátil (laptop) en una mochila. Estas computadoras incluyeron el programa de computadora (software ) 'Agente Personal' que podía 'hablar' literalmente con los exploradores humanos," Clancey agregó.
El software 'Agente Móvil' algún día puede ayudar a los equipos de astronauta-robot en Marte comunicarse con equipos en la Tierra, según Clancey. Los científicos creen que el software mejorará comunicaciones entre los exploradores humanos, los robots, y el personal de la misión en la Tierra. El software 'Agente móvil' tiene varias partes, incluyendo el software 'Agente Personal' -- con cuál los humanos se pueden comunicar -- y software de comunicación que liga el software con las unidades mecánicas.
Durante el viaje de estudio del 2004, 'exploradores astronautas' utilizaron el sistema de 'Agente Móvil' para simular la conducta de estudios científicos verdaderos. "Ellos buscaron evidencia geológica de la existencia de agua en el pasado en el desierto. En el área, hay también muchos fósiles del Período Jurásico," notó Clancey.
"La cosa clave es que exploradores futuros hablarán con el software 'Agente Móvil' de la computadora acerca de observaciones científicas que se están llevando a cabo," Clancey dijo. "Hay tres datos específicos que el explorador retransmite al agente – el nombre del sitio, cual bolsa de prueba el explorador está utilizando para guardar las muestras, y una descripción del contenido de la bolsa y el contexto geológico."
El astronauta habla por un micrófono a su software 'Agente Personal', el cual re-transmite las órdenes al software 'Agente Personal' del robot. Este software activa los programas que dirigen el robot a seguir a los astronautas, tomar fotografías, mantener una videocámara enfocadas en un astronauta particular, o cargar las muestras.
"En el 2004, probamos también la planificación y el software de comunicaciones, así como los procedimientos, haciendo que los 'astronautas' comunicaran con equipos de ciencia localizados en varias universidades," dijo Clancey. "Compartiendo los datos tan pronto como posible y mandando un video de la sesión en la cual la tripulación planea el trabajo del día siguiente, nos ayuda a comprender cómo la tripulación de Marte y científicos en la Tierra pueden trabajar juntos mejor."
Durante la exploración planetaria futura, los datos serán retransmitidos por el software 'Agente Personal' a otros en el equipo de ciencia, tanto como a los que estén en la superficie del planeta, como al equipo Terrestre, según Clancey. La información se almacenará en una base de datos en Marte en el hábitat humano planetario. El software 'Agente Personal' mandará estos datos vía correo electrónico al equipo Terrestre de la ciencia. El software también transmitirá automáticamente las imágenes tomadas por los astronautas a su hábitat planetario y a la Tierra.
Para información acerca de los experimentos de campo del 2004 y 2005, visite por favor::
http://www.marssociety.org/MDRS/fs03/crew29/
http://www.marssociety.org/MDRS/fs04/
John Bluck NASA Ames Research Center, Moffett Field, Calif. No. de Teléfono : 650/604-5026 Correo Electrónico: jbluck@mail.arc.nasa.gov