¿Por qué el Rover Curiosity es más lento que un caracol?

El cine nos ha infundido la idea de que cuando los alienígenas invadan la Tierra lo harán con super-máquinas. Cuando los humanos hemos comenzado a explorar otros planetas también lo hemos hecho con una increíble tecnología. Sin embargo el último que está posado sobre la superficie de Marte no vuela y es más lento que un caracol (en el sentido estricto de la palabra, velocidad media de 30m/h). Pero no es algo dejado al azar. Existen varias razones para ello:

La principal es el tipo de suspensión que lleva. En inglés se denomina rocker-bogie suspension, y su traducción podría ser suspensión bogie-balancín. En la siguiente imagen se ve perfectamente cómo es esta estructura:

curiousity_rover-e1311574770560

Las dos ruedas traseras están unidas en un eje rígido (bogie) y a su vez este bogie está articulado con otro eje que se une con la rueda delantera (mecanismo balancín). Esta estructura está pensada para terrenos irregulares y muy abruptos. Además, las suspensiones a izquierda y a derecha son totalmente independientes. Gracias a esto, se consiguen superar grandes obstáculos tal y como aparece en la siguiente imagen.

Rocker_bogie

Esto sería imposible de realizar con una suspensión como la de nuestros coches de calle. Los visitantes previos a Marte, el robot Spirit y Opportunity, no llevaban esta estructura exactamente, tal y como se explica aquí. Pero aún sigue sin responderse a los motivos de ir tan lento.

Para esclarecerlo, basta con ver el siguiente vídeo. En los primeros minutos se ve que el robot tiene éxito superando los obstáculos, pero ved el vídeo hasta el final para ver cómo se comportaría con este tipo de suspensión a alta velocidad.

Como se puede ver, una velocidad lenta vuelve al Curiosity muy estable, lo cual es algo muy importante si la mayoría de sensores la NASA los sitúa en lo alto de su mástil.

Pero los motivos de la velocidad no acaban aquí. Otro importante factor es la energía que consume el robot. La siguiente ecuación es una expresión simplificada de la energía consumida por un robot vehicular (con ruedas).

formulatex

Donde v(t) y a(t) es la velocidad y la aceleración lineal respectivamente, y los términos ci son coeficientes constantes configurables para cada máquina. La fórmula aparece en este artículo científico.

De hecho, la limitación de energía es uno de los factores más condicionantes del rover Curiosity, y por eso no puede montar un sensor LIDAR para escaneado de su entorno, al igual que hacen habitualmente los coches autónomos de la Tierra con resultados muy buenos. Este tipo de dispositivo es un consumidor intensivo de energía. Por lo tanto, ante la ausencia del LIDAR, el robot combina la información de odometría y cámaras visuales para posicionarse en el terreno marciano, tal y como expliqué por aquí.

La información de las cámaras se toma mediante secuencia de “fotografías”, y la precisión de esa medida es de un 3%. Por lo tanto, interesa que la velocidad a la que circula el robot sea pequeña. De lo contrario, el error de posición y el de reconocimiento del terreno se incrementaría mucho e impediría planificar una buena trayectoria, lo cual es crítico ya que hay un desfase de señal entre Tierra y Marte para enviar órdenes, y este problema de odometría visual es la última razón principal para la lenta velocidad del Curiosity.

No hemos entrado en otros muchos detalles de la suspensión, como la posibilidad de giro de las ruedas. El par que tiene cada eje de rueda permitiría al Mars Rover trepar por una pared vertical, según aseguran en la NASA. No esperéis ver nunca un Formula1 con una suspensión marciana, no es la mejor para la alta velocidad. Aún así, quede claro que lo que enviamos a Marte es un super aparato.

Este post ha sido realizado por Julián Estevez (@Jeibros) y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

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