Quando se trata de exploração espacial, o renomado empresário tecnológico e filantropo Elon Musk diz: “Você quer ser inspirado pelas coisas. Você quer acordar de manhã e pensar que o futuro será ótimo – e é isso que significa ser uma civilização espacial. Trata-se de acreditar no futuro e pensar que o futuro será melhor do que o passado. E não consigo pensar em nada mais empolgante do que ir lá fora e estar entre as estrelas.”
A possibilidade de ser melhor no futuro é uma ambição que move muitos no setor de tecnologia. Para a ATI Industrial Automation, esse é um aspecto fundamental de sua cultura corporativa e ressalta o desenvolvimento de seus produtos. Os efetores finais robóticos da ATI aparecem em uma ampla variedade de aplicações, desde temperaturas extremas até ambientes químicos agressivos. A equipe de engenharia da empresa se orgulha de oferecer soluções criativas para os desafios de fabricação e automação, e agora tem a oportunidade de estar à altura dessa ocasião no espaço sideral
A ATI entrou em contato com o Jet Propulsion Laboratories (JPL) da NASA com uma oferta para desenvolver um sensor de força/torque personalizado para o Perseverance, o mais recente projeto Mars 2020 Rover. O JPL é a principal entidade de pesquisa dos EUA para a exploração robótica do nosso sistema solar e gerencia a Deep Space Network da NASA, o sistema de telecomunicações mais dinâmico do planeta. A missão Mars 2020 é um esforço colaborativo realizado pela NASA, pelo JPL e por muitas outras organizações encarregadas de desenvolver novas tecnologias para explorar a superfície de Marte.
O objetivo dessa missão específica, parte do Programa de Exploração de Marte da NASA, é aprender sobre o planeta vermelho por meio de uma experiência em primeira mão. Esse projeto tem uma agenda completa que inclui a busca de sinais de vida microbiana antiga, a categorização do clima e da geologia de Marte para ajudar a determinar a existência de condições habitáveis, a recuperação de amostras da superfície do planeta e, sem dúvida, o objetivo mais empolgante dessa missão, a preparação para a exploração humana de Marte.
O Perseverance Rover é um veículo robótico não tripulado do tamanho aproximado de um carro; durante sua exploração, ele coletará e indexará pequenas amostras de rocha e solo em locais privilegiados. Uma vez a bordo, os tubos de amostra são armazenados dentro do Rover para eventual retorno à Terra.
Ficou claro que o JPL precisava de um sistema automatizado para coletar e manusear o material espacial, bem como movê-lo pelo processo de indexação. Para isso, os engenheiros desenvolveram o Adaptive Caching Assembly, um aplicativo que se assemelha a uma operação de coleta e colocação comumente encontrada em um chão de fábrica. O desenvolvimento efetivo dos sistemas e componentes que atuariam na missão do Rover seria um grande desafio a ser superado.
O Subsistema de Cache de Amostras consiste no Conjunto de Cache Adaptativo, um grande braço robótico com uma furadeira e uma variedade de brocas usadas para coletar amostras de áreas designadas na superfície de Marte. Uma vez coletadas, um pequeno braço robótico, conhecido como Sample Handling Assembly ou SHA, inspeciona e sela as amostras no laboratório de bordo do rover. Um sensor de força/torque (F/T) da ATI integrado ao conjunto do efetor de extremidade do SHA proporciona maior capacidade de resposta. Com o sensor de força da ATI, a SHA está equipada para manobrar facilmente no espaço de trabalho apertado, executando tarefas exigentes com grande precisão.
Esse subsistema emula os processos automatizados encontrados nos setores de agricultura e manufatura, onde os robôs são usados para tornar as operações repetitivas mais precisas. Os sensores de força/torque da ATI são frequentemente usados com robôs nesses tipos de aplicações para permitir um maior controle do processo e fornecer verificação do processo, como, por exemplo, indicar que um pino está inserido corretamente em uma fixação.
Certas configurações de aplicação, como fundições e refinarias, exigem considerações ambientais incomuns para as quais a ATI desenvolveu sensores especializados. No entanto, nada se compara às condições esperadas da missão Marte 2020, onde as temperaturas abaixo de zero na superfície e o terreno acidentado são típicos. Antes de aterrissar em Marte, o rover e seus subsistemas precisam sobreviver ao lançamento inicial do foguete Atlas 5.
Para fornecer uma solução robusta de detecção de força para o projeto Perseverance, a ATI adaptou sua tecnologia de sensor de força/torque para compensar a ampla gama de condições ambientais. O sensor de força/torque com classificação espacial da ATI apresenta um novo design que fornece redundância de sinal e compensa a variação de temperatura, garantindo uma resolução precisa de forças e torques durante toda a missão. Esse sensor é calibrado termicamente e comprovadamente opera de forma ideal em um espectro de temperaturas extremas. Para desenvolver e testar esses recursos inovadores, a equipe de engenharia da ATI projetou um equipamento de calibração especializado e conduziu uma vigilância de 24 horas dos testes do produto.
Componentes feitos de materiais termicamente estáveis e com baixa emissão de gases foram adicionados para fortalecer o sensor contra as drásticas flutuações ambientais. Esses materiais também evitam a contaminação cruzada de amostras durante a missão, o que é uma das considerações mais importantes do projeto Mars 2020 Rover.
Após anos de desenvolvimento, o tão aguardado Mars 2020 Rover está totalmente montado e pronto para iniciar sua missão. O Perseverance está programado para ser lançado no final do verão de 2020 a partir do Cabo Canaveral, na Flórida, e chegará a Marte em fevereiro de 2021.
Além das aplicações no espaço sideral, o sensor de força/torque com classificação espacial da ATI oferece controle ativo de força para aplicações em que as oportunidades de reparo são limitadas ou em situações com alto vácuo ou extrema variabilidade de temperatura.
Por meio desse projeto, a ATI desenvolveu uma nova tecnologia que fará parte da história da NASA e fornecerá um sensoriamento de força robusto e confiável para aplicações aqui na Terra. A compensação de temperatura, os componentes termicamente estáveis e a redundância de sinal adicional beneficiam os usuários de setores como desmantelamento radioativo, petróleo e gás, fundição de metais e outras aplicações em que as condições exigem o uso contínuo em ambientes extremos. A ATI espera acompanhar o Perseverance, o Mars 2020 Rover, durante sua missão e as novas aplicações inovadoras que contarão com esse sensor de força/torque com classificação espacial.
Para obter atualizações recentes sobre o Perseverance Rover, clique aqui.
Clique aqui para saber mais sobre os sensores de força/torque da ATI.
Ouça um episódio do podcast Robot Nation com a participação do JPL e da ATI.
