Cuando se trata de exploración espacial, el célebre empresario tecnológico y filántropo Elon Musk afirma: “Uno quiere que las cosas le inspiren. Quieres levantarte por la mañana y pensar que el futuro va a ser grande, y en eso consiste ser una civilización espacial. Se trata de creer en el futuro y pensar que el futuro será mejor que el pasado. Y no se me ocurre nada más emocionante que salir ahí fuera y estar entre las estrellas”
La posibilidad de ser mejores en el futuro es una ambición impulsora para muchos en la industria tecnológica. Para ATI Industrial Automation, es un aspecto fundamental de su cultura corporativa y subraya el desarrollo de sus productos. Los efectores finales robóticos de ATI aparecen en una amplia variedad de aplicaciones que van desde temperaturas extremas hasta entornos químicos agresivos. Su equipo de ingenieros se enorgullece de ofrecer soluciones creativas a los retos de fabricación y automatización, y ahora se enfrenta a la oportunidad de estar a la altura de las circunstancias en el espacio exterior
ATI se puso en contacto con los Laboratorios de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA con una oferta para desarrollar un sensor de fuerza/par personalizado para Perseverance, el último proyecto de Mars 2020 Rover. El JPL es la principal entidad de investigación estadounidense para la exploración robótica de nuestro sistema solar y gestiona la Red de Espacio Profundo de la NASA, el sistema de telecomunicaciones más potente del planeta. La misión Marte 2020 es un esfuerzo de colaboración emprendido por la NASA, el JPL y muchas otras organizaciones encargadas de desarrollar nuevas tecnologías para explorar la superficie de Marte.
El objetivo de esta misión en particular, que forma parte del Programa de Exploración de Marte de la NASA, es aprender sobre el planeta rojo a partir de una experiencia de primera mano. Este proyecto tiene una agenda repleta que incluye la búsqueda de signos de vida microbiana antigua, la categorización del clima y la geología de Marte para ayudar a determinar la existencia de condiciones habitables, la recuperación de muestras de la superficie del planeta y, posiblemente el objetivo más emocionante de esta misión, la preparación para la exploración humana de Marte.
El Rover Perseverance es un vehículo robótico no tripulado del tamaño aproximado de un automóvil; durante su exploración, recogerá e indexará pequeñas muestras de roca y suelo de lugares privilegiados. Una vez a bordo, los tubos de muestras se almacenan en el Rover para su posterior retorno a la Tierra.
Estaba claro que el JPL necesitaba un sistema automatizado para recoger y manipular el material espacial, así como para trasladarlo a través del proceso de indexación. Para lograrlo, los ingenieros desarrollaron el Adaptive Caching Assembly, una aplicación que se asemeja a una operación de recogida y colocación habitual en una fábrica. En realidad, desarrollar los sistemas y componentes que actuarían en la misión Rover supondría un enorme reto que superar.
El subsistema de recogida de muestras está formado por el conjunto de recogida adaptable, un gran brazo robótico con un taladro y una serie de brocas que se utilizan para recoger muestras de zonas designadas de la superficie de Marte. Una vez recogidas, un pequeño brazo robótico, conocido como Sample Handling Assembly o SHA, inspecciona y sella las muestras en el laboratorio a bordo del rover. Un sensor de Fuerza/Torque (F/T) de ATI integrado en el conjunto del efector final del SHA proporciona una mayor capacidad de respuesta. Gracias a la detección de fuerza de ATI, el SHA está equipado para maniobrar con facilidad por el reducido espacio de trabajo, realizando tareas exigentes con gran precisión.
Este subsistema emula los procesos automatizados que se encuentran en las industrias agrícola y manufacturera, donde se utilizan robots para hacer más precisas las operaciones repetitivas. Los sensores de fuerza/par de ATI se utilizan a menudo con robots en este tipo de aplicaciones para permitir un mayor control del proceso y proporcionar verificación del proceso, como indicar que un pasador se inserta correctamente en una fijación.
Ciertos entornos de aplicación, como fundiciones y refinerías, requieren consideraciones ambientales inusuales para las que ATI ha desarrollado sensores especializados. Sin embargo, nada es comparable a las condiciones que se esperan de la misión Marte 2020, en la que son típicas las temperaturas bajo cero de la superficie y el terreno accidentado. Antes de aterrizar en Marte, el rover y sus subsistemas tienen que sobrevivir al lanzamiento inicial del cohete Atlas 5.
Para ofrecer una solución robusta de detección de fuerza para el proyecto Perseverance, ATI adaptó su tecnología de sensores de fuerza/par para compensar la amplia gama de condiciones ambientales. El sensor de fuerza/par espacial de ATI cuenta con un nuevo diseño que proporciona redundancia de señal y compensa las variaciones de temperatura, garantizando una resolución precisa de las fuerzas y pares durante toda la misión. Este sensor está calibrado térmicamente y se ha demostrado que funciona de forma óptima en un espectro de temperaturas extremas. Para desarrollar y probar estas características revolucionarias, el equipo de ingeniería de ATI diseñó un equipo de calibración especializado y llevó a cabo una vigilancia de 24 horas de los ensayos del producto.
Se añadieron componentes fabricados con materiales termoestables y de baja desgasificación para reforzar el sensor frente a las drásticas fluctuaciones ambientales. Estos materiales también evitan la contaminación cruzada de las muestras durante la misión, que es una de las consideraciones más importantes del proyecto Mars 2020 Rover.
Tras años de desarrollo, el esperado Mars 2020 Rover está totalmente ensamblado y listo para iniciar su misión. Perseverance se lanzará a finales del verano de 2020 desde Cabo Cañaveral (Florida) y llegará a Marte en febrero de 2021.
Más allá de las aplicaciones en el espacio exterior, el sensor de fuerza/par espacial de ATI proporciona un control activo de la fuerza para aplicaciones en las que las posibilidades de reparación son limitadas o en situaciones de alto vacío o variabilidad extrema de la temperatura.
A través de este proyecto, ATI desarrolló una nueva tecnología que formará parte de la historia de la NASA y proporcionará una detección de fuerza robusta y fiable para aplicaciones aquí en la Tierra. La compensación de temperatura, los componentes termoestables y la redundancia de señal adicional benefician a los usuarios de sectores como el desmantelamiento radiactivo, el petróleo y el gas, la fundición de metales y otras aplicaciones en las que las condiciones exigen un uso continuo en entornos extremos. ATI está deseando seguir de cerca a Perseverance, el Rover de Marte 2020 durante su misión y las nuevas e innovadoras aplicaciones que incorporará este sensor de Fuerza/Torsión de uso espacial.
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