Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Ich habe meinen eigenen Mars Rover im Geiste der Einfachheit gebaut

Bei den Centennial Challenges der NASA handelt es sich um eine Reihe interessanter Wettbewerbe, die darauf abzielen, das Wissen der Bürgererfinder zur Beseitigung der tatsächlichen Hindernisse der Raumfahrtbehörde zu nutzen. Im Juni 2016 nahm ich an dem Sample Return Robot Competition teil, einem mit 1,5 Millionen Dollar auf Mars ausgerichteten Programm, mit dem ein Rover erstellt werden soll, mit dem verschiedene Proben selbständig lokalisiert, abgerufen und zurückgegeben werden können, während sie mit begrenzten Mapping-Informationen navigieren und ohne die Nutzung der Erde durchführen Navigationswerkzeuge.

Fotografie von Shanik Tanna

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Mit einem Hintergrund in der Molekularbiologie, Biotechnologie und Forschung hatte ich nie erwartet zu sagen, dass ich Roboter baue. Ich habe mich als Einzelmannschaft gegen viel größere Universitäten und Unternehmen beworben, von denen einige bereits mehrere Jahre teilgenommen hatten. Die Design- und Programmierstrategie für meinen Roboter basierte auf dem Wunsch nach Einfachheit, einem kleinen Budget und Inspiration durch biologische Systeme und Insekten. Computer Vision bei variablen Lichtverhältnissen und Navigation ohne GPS oder Kompass waren große Designherausforderungen. Die Vorbereitung auf den Wettbewerb beinhaltete auch Monate des Feldtests und des Debugging. Ich mietete ein gewölbtes Fußballfeld, um inmitten eines kanadischen Winters umfassende Feldversuche durchzuführen.

Der Sample Return Robot Competition ist eine zweistufige Herausforderung. Stufe 1 erfordert die Rückgabe von zwei Proben (einem Zylinder und einem violetten Stein) innerhalb eines Zeitlimits von 30 Minuten. Ich war der erste Präqualifizierer und der erste Roboter auf dem Wettkampffeld. Meine Wettkampfläufe waren weniger erfolgreich, aber letztendlich hat sich meine Ausdauer ausgezahlt, und am Ende der Woche war ich eines von nur sieben Teams, die in den fünf Jahren des Wettbewerbs Level 1 absolvierten.

Stufe 2 beinhaltete einen einzigen Versuch auf einem viel größeren Feld, wobei 11 mögliche Proben gesammelt wurden. In Vorbereitung baute ich zwei zusätzliche Roboter, um eine Schwarmstrategie zu implementieren, die Proben mit höherem Wert beim Transport Priorität einräumte. Sie haben perfekt vom Feld aus gearbeitet, aber leider haben sich die Roboter zu Beginn meines Laufs vom Kurs abgezogen und damit den Wettbewerb für mich beendet. Trotzdem ist die Teilnahme an der NASA Challenge einer meiner bisher stolzesten Momente. Ich habe gelernt, dass einfache Lösungen oft unkomplizierter und kostengünstiger sind als teure Geräte und ebenso leistungsfähig sein können. Feldtests sind auch das Wichtigste, was Sie tun können. Bringen Sie Ihren Roboter in die genauen Bedingungen, die Sie erwarten, aber machen Sie sich bereit, wenn die Dinge nicht funktionieren, weil sie oft nicht funktionieren.

Die Konkurrenz ist bei mir geblieben, und ich habe vor, ein Unternehmen rund um autonome Vision-basierte Robotik aufzubauen. Wir hoffen, dass einige der Technologien und Strategien dieses Projekts eines Tages den Mars erreichen werden.

Der Roboter

Abgesehen von einem speziell angefertigten Aluminium-Chassis verwendet mein Roboter gewöhnliche Teile, darunter eine einfache Webcam, ein Lidar, Dynamixel-Servos für den Abholmechanismus und Kameraschwenk- und -neigungsmotor sowie Motoren mit hohem Drehmoment für die Räder. Für die Gehirne habe ich einen Intel Compute Stick verwendet, um OpenCV, NumPy und Pysolar auszuführen, und einen Arduino 101, der über einen Beschleunigungssensor und ein Gyroskop an Bord verfügt. Dies war der leichteste und kleinste Roboter der Konkurrenz, und ich bin mir ziemlich sicher, dass er auch den geringsten Preis gekostet hat.

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