El “Mighty Eagle”, un Lander prototipo robótico de la NASA, está volando alto otra vez para una serie de pruebas, que se realizan en el Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA, en Huntsville, Alabama.
Desde su última vuelta de prueba en 2011, el equipo del Mighty Eagle ha hecho actualizaciones significativas para la guía de controles en la cámara del Lander, impulsando su capacidad autónoma. El Lander “verde” de tres patas impulsado por 90 por ciento de peróxido de hidrógeno puro, recibe sus órdenes de una computadora a bordo que activa sus propulsores de a bordo para llevarlo a un aterrizaje controlado usando un perfil de vuelo pre-programado. Se encuentra a 4 pies de altura y 8 pies de diámetro y, cuando se alimenta pesa 700 libras.
En esta serie de pruebas, que continuarán hasta Septiembre, el prototipo de Lander va a volar de forma autónoma y flotar a 30 pies para dos pruebas, y hasta 100 metros para otras dos pruebas, y luego moverse hacia los lados, para aterrizar con seguridad a 30 pies de distancia de la plataforma de lanzamiento. La prueba demuestra lo que se necesita para realizar el descenso final de un aterrizaje autónomo controlado en la luna, asteroides u otros cuerpos sin aire.
“Estas pruebas de aterrizaje proporcionan los datos necesarios para expandir nuestra capacidad de ir a otro destino”, dijo el Dr. Greg Chavers, gerente de ingeniería y pruebas de calentamiento de gas en la sección de los conductores en el Centro Marshall. “También se avanza en nuestro conocimiento de los componentes de ingeniería necesario para las futuras misiones humanas y robóticas”. La NASA utiliza el Mighty Eagle para madurar la tecnología necesaria para desarrollar una nueva generación de pequeños módulos de aterrizaje robóticos, versátiles, inteligentes, capaces de alcanzar las metas científicas y de exploración a través del sistema solar.
Video del vuelo del Mighty Eagle el 8 de agosto, en el Centro Marshall:
El prototipo de Lander Mighty Eagle fue desarrollado por el Centro Marshall y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, por la División de Ciencias Planetarias de la NASA, Sede de la Dirección de Misiones Científicas. Socios clave en este proyecto incluye el Centro Von Braun de la ciencia e innovación, que incluye la Corporación Internacional de Aplicaciones científicas, Dynetics Corp. y Teledyne Brown Engineering, Inc., todos de Huntsville.
Una aplicación creada por la NASA que trae algunas de las naves espaciales robóticas de la agencia a la vida en 3D, ahora está disponible gratis en el iPhone y iPad.
Llamada Spacecraft 3D, la aplicación utiliza la animación para mostrar cómo la nave espacial puede maniobrar y manipular sus componentes exteriores. Actualmente, la nueva aplicación dispone de dos misiones de la NASA, el rover Curiosity que se posará en Marte el 5 de agosto a las 10:31 p.m. PDT (6 de agosto a la 1:31 a.m. EDT), y la nave gemela de la mision GRAIL, Ebb y Flow, actualmente en órbita alrededor de la luna.
“Con Spacecraft 3D y un dispositivo móvil, se pueden poner en alta definición, modelos tridimensionales, literalmente, en mano de los niños de todas las edades”, dijo Stephen Kulczycki, subdirector de comunicaciones y educación en el (JPL) Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.
Spacecraft 3D está entre las primeras de lo que se conoce como aplicaciones de realidad aumentada para dispositivos de Apple. La realidad aumentada ofrece a usuarios una vista de un entorno del mundo real donde los elementos son mejorados por entrada adicional. Spacecraft 3D utiliza la cámara del iPhone o iPad para sobreponer información en la pantalla principal del dispositivo. La aplicación da instrucciones a los usuarios para imprimir un objetivo de realidad aumentada en una hoja de papel estándar. Cuando la cámara del dispositivo está apuntando al blanco, la nave elegida por el usuario se materializa en la pantalla.
“Digamos que usted quiere tener una idea acerca de lo que es nuestro rover Curiosity de Marte” dijo Kevin Hussey, gerente de tecnología de visualización en el JPL. “Al igual que los directores de Hollywood dimensionan sus siguientes tomas, usted mueve iPad o iPhone con cámara equipada dentro y fuera, arriba y abajo, y la perspectiva de la nave espacial se mueve contigo. Es una gran forma de estudiar la naturaleza en 3D de la nave de la NASA”.
Spacecraft 3D también tiene una característica donde usted puede tomar su propia foto de realidad aumentada del rover o nave espacial GRAIL. Incluso se puede hacer un autorretrato con una nave espacial, poniendose a sí mismo o a alguien más en la imagen.
“En un futuro cercano, vamos a incorporar la nave espacial Cassini, que está orbitando Saturno, la nave espacial Dawn, que está en el corazón del cinturón de asteroides, y las Voyagers, que están ahora mismo en el borde de nuestro sistema solar”. dijo Hussey. “Mirando hacia abajo del camino, tenemos un verdadero sistema solar lleno de naves espaciales con las cuales trabajar”.
Spacecraft 3D actualmente sólo está disponible para formatos de Apple, pero estarán disponibles en otros formatos en un futuro cercano.
Los modelos de computadoras detallados de la nave espacial utilizados en Spacecraft 3D fueron generados originalmente para la aplicación web “Ojos en el Sistema Solar” de la NASA. “Ojos en el Sistema Solar” es un entorno en 3D lleno de datos misión de la NASA que permite a cualquier persona explorar el cosmos desde su computadora.
La NASA completó otra ronda exitosa de las operaciones de la Misión Robótica de Reabastecimiento de combustible (RRM – Robotic Refueling Mission) en la Estación Espacial Internacional (EEI) con la Canadian Dextre robot y herramientas RRM, dejando el módulo RRM listo para la demostración de la tan esperada recarga de combustible programada para finales del verano de 2012.
Un esfuerzo conjunto entre la NASA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA) el RRM es un experimento de estación externa diseñada para demostración de tecnologías, herramientas y necesidades técnicas de reparaciones robóticas y reabastecimiento a satélites en órbita, especialmente, aquellos no construidos con el servicio en mente. Los resultados del RRM y las lecciones aprendidas están reduciendo los riesgos asociados con el mantenimiento de satélites y reforzando las bases para futuras misiones de mantenimiento robótico.
Imagen: NASA
“Ahora que estas tareas están terminadas, nuestros ojos se fijan ahora en la demostración de reabastecimiento de combustible RRM y los eventuales beneficios que traerá a la industria aeroespacial”, dijo Benjamin Reed, director adjunto del proyecto de la Oficina de Capacidades del mantenimiento por Satélite en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland.
“Cada año, los satélites funcionales proporcionando el clima, comunicaciones, y otros servicios esenciales son retirados porque han llegado al final de su suministro de combustible”, continúa Reed. “Tenemos la visión a futuro donde los servicios de abastecimiento de combustible extiendan la vida útil de estos satélites y aumenten su capacidad para usuarios y consumidores. RRM está diseñado para demostrar esta tecnología de abastecimiento de combustible robótica, y estamos mirando adelante para practicar esta tarea a finales del verano de 2012”.
La capacidad del servicio de satélite funciona como un conjunto de herramientas fiables para ayudar a las construcciones humanas, reparar y mantener los activos críticos del espacio. Tecnologías de reparación y recarga de combustible similares a las mostradas por RRM serían utilizadas para extender la vida útil de satélites existentes, apoyar el montaje de grandes estructuras en órbita, y mitigar los deshechos orbitales, entre otros beneficios. A su vez, estos avances podrían hacer el vuelo espacial más eficiente, sustentable, y rentable.
El módulo de la Misión Robótica de Reabastecimiento (RRM) en la Estación Espacial Internacional antes de ser instalada en su plataforma permanente. Imagen: NASA
Las eliminación de conexiones de gas de RRM, tarea que ocurrió del 19 al 22 de Junio, representa el segundo uso en órbita de las herramientas de RRM, desarrolladas en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. Durante las tareas, los operadores del robot en el Centro Espacial Johnson, controló remotamente a Dextre para recuperar la herramienta multifunción de RRM. Ejecutaron las tareas requeridas para remover accesorios representativos encontrados en muchas naves espaciales para llenar fluidos y gases antes del lanzamiento.
“La Estación Espacial Internacional (ISS) ha sido una prueba excelente para la demostración de tecnología de mantenimiento de satélites”, dice Reed. “Estamos muy agradecidos con la Estación Espacial y con nuestros socios esenciales, la Agencia Espacial Canadiense, por su apoyo”.
“La simulación precisa del espacio en la Tierra es muy costosa y llena de compromisos. Así que para ser capaces de desarrollar nuestras estrategias de prestación de servicios por satélite en el espacio, con todos los servicios esenciales (poder, mando, telemetría, roboticas) proporcionados, hacer para mejorar más el desarrollo tecnológico por menos dólares. ¡Inscríbeme como un miembro fundador del Club de Fans de ISS!”.
Dextre, “manitas” de doble armada robótica de la Estación Espacial, fue desarrollado por la CSA para realizar el montaje delicado y tareas de mantenimiento en el exterior de la estación, como una extensión de su brazo robótico de 17.6 metros de longitud (57 pies), Canadarm2. La CSA escribió el software para controlar Dextre durante las operaciones de RRM.
Las operaciones son monitoreadas a control remoto por controladores de vuelo en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, Centro Espacial Johnson, Centro de Vuelos Espaciales Marshall, y el Centro de control de Agencias Espaciales Canadienses, en St. Hubert, Quebec.
Básandose en 20 años de experiencia sirviendo al Telescopio Espacial Hubble, la capacidad de servicio de satélite, la oficina ha iniciado el desarrollo de RRM en 2009. Los resultados de RRM a la fecha que fueron presentados recientemente en el segundo taller internacional en servicios por satélite en órbita,organizado y celebrado en el Centro de vuelos Espaciales Goddard de la NASA, el 30 y 31 de Mayo.
El servicio satelital con astronautas no es nuevo para la NASA. Skylab, la primera Estación Espacial de la NASA, fue reparada con éxito en la década de 1980. En la década de 1990, el servicio de la NASA del Observatorio de Rayos Gama Compton, Intelsat VI y ejecutado una serie de misiones de mantenimiento de gran éxito en el Telescopio Espacial Hubble.
Más recientemente, las capacidades de servicio humano han contribuido al montaje, conservación, reparación y mantenimiento de la Estación Espacial. Con RRM, la NASA está madurando específicas tecnologías de servicio robótico por satélite que necesitan para el desarrollo de futuros servicios robóticos en naves espaciales.
Robots autónomos vagaron por el campo de césped en el Instituto Politécnico Worcester (WPI) buscando muestras para recolectar durante el desafío Sample Return Robot Challenge en Worcester 2012, Massachusetts., del 14 al 17 de Junio. El desafío: diseñar, desarrollar y demostrar la próxima generación de robots capaces de explorar los paisajes de otros mundos.
Once equipos se registraron inicialmente para la competencia. Seis equipos llegaron al WPI para empezar el desafío. Después de pesaje e inspecciones, un equipo (Space Pride — http://www.spacepride.com) cumplió exitosamente con todos los requisitos y compitió en el desafío pero no ganó un premio en efectivo.
“Al participar en el Sample Return Robot Challenge de este año, los equipos han ayudado a mover la bola por el campo en el área de sistemas robóticos autónomos”, dijo Mason Peck, Jefe de Tecnología de la NASA. “Con suerte, todos los equipos continuarán mejorando sus sistemas robóticos y regresarán para participar en futuros desafíos centenarios de la NASA”.
La competencia ha demostrado la dificultad en el desarrollo de sistemas robóticos verdaderamente autónomos para la exploración espacial futura. Aunque ninguno de los equipos fueron capaces de afrontar con éxito los objetivos del desafío de este año, todos demostraron su capacidad para trabajar de manera creativa hacia la construcción de futuros exploradores robóticos.
Los rigurosos lineamientos, normas y requisitos de rendimiento del Sample Return Robot Challenge, garantizan que los participantes ganadores están construidos y funcionan para alcanzar los objetivos del desafío. Para tal fin, los premios sólo se conceden una vez que todas las especificaciones se cumplan. No se entregaron premios durante esta competencia; la bolsa de premios de $1.5 millones de la NASA seguirá disponible para futuros desafíos Centenarios.
El WPI es la primera universidad seleccionada como anfitrióna y directora de uno de los Programas de Desafíos Centenarios de la NASA, que promueve la innovación técnica a través de competencias con premios insólitos. La NASA eligió al WPI para ejecutar esta particular competencia debido a su probada experiencia en la gestión de concursos de robótica, su experiencia académica en ingeniería robótica, y su liderazgo en ciencia, tecnología, ingeniería y enseñanza en matemáticas.
WPI fue la primera universidad en ofrecer un programa de licenciatura en ingeniería robótica. En el 2009, un equipo de robótica del WPI llevó a casa $500,000 dólares en dinero del premio de la NASA después de ganar el desafío Regolith Excavation Challenge.
La NASA utiliza competencias por premio para establecer desafíos técnicos importantes sin tener que especificar el criterio más probable a tener éxito, mientras que sólo paga por resultados exitosos. Estas competencias aumentan el número y diversidad de individuos, organizaciones y equipos que se ocupan de un problema o desafío en particular de importancia nacional o internacional. Estos desafíos estimulan la inversión del sector privado mucho más que el valor en efectivo del premio.
Robotics 101 con Christopher McQuin y Jaret Matthews de la NASA.
Cuando se oye la palabra “robot”, se podría pensar en las creaciones de Hollywood tales como Terminator, C-3PO o Megatron. Afortunadamente, la realidad actual de la robótica no es tan siniestra, emocional o hacia fuera para la dominación del mundo.
De hecho, los robots están diseñados principalmente para ayudarnos, si se están realizando tareas peligrosas o difíciles, el trabajo repetitivo o simplemente haciendo la vida más fácil (piensa: el auto robot aspiradora). Aunque no pueden “pensar” por sí mismos en un sentido literal, pueden ser muy intuitivos y autosuficientes, confiando en sus componentes para averiguar que hacer para la próxima, y se convierten en las tecnologías de robótica más avanzadas, que van a seguir para obtener el “más inteligente”.
¿Qué es un Robot?
“Es muy difícil captar al máximo y definir un robot” dijo Christopher McQuin, un ingeniero mecánico de robótica de la NASA. “La palabra significa cosas diferentes para personas diferentes”.
El término “robot” se originó en 1921, derivado de la palabra Checa “robota”, que significa trabajo forzado o trabajar. Que los expertos difieren en la definición exacta y la clasificación, un robot es generalmente aceptado como algo que puede sentir su entorno, planificar y decidir que acción tomar y entonces llevarla a cabo. Ellos pueden funcionar en una variedad de formas, de humano controlado a autónomo o una combinación de ambos.
“Para algunas personas, un robot podría ser un mecanismo que parece que está llevando a cabo operaciones complejas”, dijo McQuin. “Sin embargo, para mí, un robot es un mecanismo inteligente, reprogramable, capaz de interactuar con su entorno. La parte clave es, no sólo es un robot de un mecanismo físico que puede hacer algo, sino que también contiene un equipo que puede controlar y adaptar su funcionamiento, si se controla remotamente por un ser humano o de forma autónoma responde a su entorno”.
Los robots operan con un serie de componentes básicos: sensores, efectores, fuentes de poder y un método de comunicación. Sensores de recopilar información que oriente el robot y permitirle decidir que hacer a continuación. Estos pueden ser cualquier número de dispositivos que varían en sofisticación, incluyendo cámaras, GPS, láseres, sonares, radares, paneles de pulsadores y sensores táctiles.
Una vez recopilados los datos, los efectores les permiten que se muevan, interactúen y realicen las tareas. Los efectores, tales como los brazos y pinzas pueden permitir al robot manipular su entorno, mientras que otros como ruedas, orugas y las piernas permiten el movimiento.
Las fuentes de energía, como motores o el sistema hidráulico, mantienen el robot en acción, y los sistemas de comunicación, como una conexión inalámbrica para un ordenador operado por un usuario, transmite información.
“Un mentor mío – y uno de los fundadores del campo – le gusta decir que un robot es ‘un mecanismo controlado por ordenador que puede destruirse a sí mismo’, dijo Jaret Matthews, miembro del personal técnico del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, que trabaja en el Grupo de Vehículos Robóticos. “Fundamentalmente, los lavavajillas modernos, microondas, etc., todos tienen motores, sensores, computadoras, software – cosas que la mayoría de las personas asocian con los robots. Sin embargo la mayoría de la gente no llamaría robot a un horno de microondas. Una máquina que tiene fuerza, movilidad, grados de libertad y sofisticación de tal manera que si el software fuera a torcerse, daría lugar a la autodestrucción – que es lo que distingue a un robot de un horno de microondas”.
Robots materia
Uno de los papeles más importantes que los robots desempeñan es proteger a los seres humanos de una lesión o peligro haciendo trabajos y realizando funciones en su lugar. Ya sea que estén haciendo trabajo pesado y acciones repetitivas en fábricas, minas o la investigación de amenazas de bomba, han revolucionado la forma en que funciona el mundo, dijo McQuin. Los robots ayudan a cirujanos en operaciones complejas, desnatar el derrame de petróleo de la superficie del agua, cortar el césped, ejecutar las tareas agrícolas y ayudar a los discapacitados físicos a tener movilidad. Pueden realizar tareas difíciles y delicadas o las acciones más mundanas. Como la tecnología robótica continúa avanzando, su capacidad de expansión se vuelve cada vez más sofisticada.
“Tres palabras – auto-conducción automóviles”, dijo Matthews. “Algún día, vamos a ser conducidos alrededor de forma segura, rápida y lo más importante, de manera eficiente por la auto-conducción de coches. Se acaba de hacer legal en Nevada y Google ya ha conducido cientos de miles de kilómetros sin manos en el volante”.
Los embotellamientos del tráfico y los semáforos pronto serán cosa del pasado. Los coches se comunicarán entre sí para regular su velocidad y deslizarse de forma segura a través de intersecciones sin parar. Esto eliminará el uso sucio e ineficiente de combustible que permanece inactivo en las luces rojas y en el tráfico. Vamos a ahorrar tiempo, dinero y ayudar a reducir la cantidad de dióxido de carbono que se libera el aire por los tubos de escape al ralentí.
Más allá de las tareas cotidianas, McQuin dijo que los robots también están presionando a nuestros propios límites de qué y dónde podemos explorar. “Los robots han explorado las profundidades de los océanos y las superficies de otros planetas y lunas, ampliando el conocimiento de nuestro propio planeta y el Universo”, dijo.
Mantenerse a la vanguardia del juego
La razón principal de que existan programas tales como los desafíos centenarios (Centennial Challenges) es la participación del público para desarrollar soluciones de tecnología avanzada que beneficiará tanto a la NASA y la nación. Como los hermanos Wright, después de cuyo centenario del aniversario de su vuelo la competencia lleva su nombre, algunas de las innovaciones más importantes y útiles han venido de personas curiosas con ideas sobre cómo hacer mejor las cosas.
Los inventos y conocimientos que surgen de eventos tales como el desafío Sample Return Robot Challenge puede sentar las bases para la tecnología del futuro. Muchas de las tecnologías y proyectos de la NASA se han escindido en productos e ideas que beneficien a la sociedad todos los días. Los satélites de la NASA nos advierten del tiempo inminente grave y otros desastres. Los implantes cocleares, el ratón de la computadora y los filtros de agua, o bien todos han ocurrido debido a, o se generaron a partir de, ideas de la NASA y desarrollos que se originaron de otra forma.
“Un desafío como este es interesante y podría dar lugar a muchos beneficios para la sociedad”, dijo McQuin. “Por ejemplo, la misma tecnología que permite a los robots navegar de forma autónoma un paisaje que podría ser utilizado por la industria o el gobierno para inspeccionar de forma remota el exterior de la infraestructura a distancia, tales como tuberías, líneas eléctricas, etc. La capacidad para identificar y recoger una muestra de referencia que podría ser aplicada a algunas operaciones mineras o científicas aquí en la tierra así como en otro planeta”.
El futuro de la Robótica
“Los robots están aquí para quedarse”, dijo McQuin. “Ellos son capaces de aumentar y mejorar las capacidades humanas y nos hacen más rápidos y más eficientes en la realización de las tareas, al mismo tiempo nos da la capacidad para ir y hacer cosas que antes nunca fuimos capaces de hacer. Por estas razones, en un mundo altamente competitivo, tenemos que continuar y hacer de la robótica una prioridad para mantener nuestras industrias en crecimiento y competitividad, seguir explorando un precio asequible a nuestro planeta y el sistema solar, mantener nuestras capacidades militares y mejorar nuestro estándar de vida diaria”.
Matthews acordó, “Empujando la tecnología robótica se asegurará que los robots tengan un impacto cada vez más importante en nuestras vidas, ya que ayudan a resolver un gran número de los problemas más apremiantes del mundo”.
En la imagen:
Un miembro del Equipo de Robótica de la Universidad de Waterloo pone a prueba su robot en el campo de entrenamiento dos días antes de que la NASA muestre WPI (Worcester Polytechnic Institute), Desafío Centenario retorno del robot.
Un nuevo método ofrece una manera automatizada de grabar la actividad eléctrica dentro de las neuronas en el cerebro viviente.
Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Ganar acceso al funcionamiento interno de una neurona en el cerebro viviente ofrece una riqueza de información útil: sus patrones de actividad eléctrica, su forma, incluso un perfil de qué genes están activados en un momento dado. Sin embargo, alcanzar esta información es una tarea tan dolorosa que es considerada una forma de arte; es tan difícil de obtener que solo un pequeño número de laboratorios en el mundo lo practican.
Pero eso podría cambiar pronto: Investigadores en el MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) y Georgia Tech han desarrollado una manera de automatizar el proceso de encontrar y grabar información de neuronas en el cerebro humano. Los investigadores han mostrado que un brazo robótico guiado por un algoritmo computacional detector de células puede identificar y grabar de las neuronas en el cerebro viviente de un ratón con mejor precisión y velocidad que un experimentador humano.
El nuevo proceso automatizado elimina la necesidad de meses de entrenamiento y provee información buscada por mucho tiempo sobre las actividades de células vivientes. Usando esta técnica, científicos podrían clasificar los miles de diferentes tipos de células en el cerebro, mapear como se conectan una con la otra y encontrar cómo las células enfermas difieren de las células normales.
El proyecto es una colaboración entre los laboratorios de Ed Boyden, el profesor asociado de desarrollo de carreras de ingeniería biológica y ciencias cerebrales y cognitivas en el MIT, y Craig Forest, profesor asistente de ingeniería mecánica en Georgia Tech.
“Nuestro equipo ha sido interdisciplinario desde el comienzo, y esto nos ha permitido traer los principios de diseño de máquinas de precisión para apoyar el estudio del cerebro viviente”, dice Forest. Su estudiante graduado, Suhasa Kodandaramaiah, pasó los últimos dos años como estudiante visitante del MIT, y es el autor líder del estudio, que apareció en la edición del 6 de mayo de Nature Methods.
El método podría ser particularmente útil en estudiar enfermedades del cerebro como esquizofrenia, enfermedad de Parkinson, autismo y epilepsia, dice Boyden. “En todos los casos, una descripción molecular de una célula que está integrada con [sus] propiedades eléctricas y de circuito … ha sido elusiva”, dice Boyden, quien es un miembro del Laboratorio de Medios del MIT y el Instituto McGovern para Investigación del Cerebro. “Si realmente podemos describir cómo las enfermedades cambian moléculas en células específicas dentro del cerebro viviente, podría permitir que se encuentren drogas con una puntería más precisa”.
Automatización
Kodandaramaiah, Boyden y Forest se propusieron automatizar una técnica de 30 años de edad conocida como fijación de membranas de célula completa (whole-cell patch clamping), que involucra traer una pequeña pipeta de vidrio hueco en contacto con la membrana celular de una neurona, entonces abriendo un pequeño poro en la membrana para grabar la actividad eléctrica dentro de la célula. Esta habilidad usualmente toma varios meses aprender a un estudiante graduado o posdoctorado.
Kodandaramaiah pasó alrededor de cuatro meses aprendiendo la técnica de fijación de membrana manual, dándole una apreciación de su dificultad. “Cuando me volví razonablemente bueno en eso, pude sentir que aunque es una forma de arte, puede ser reducida a un conjunto de tareas y decisiones estereotipadas que podrían ser ejecutadas por un robot”, dijo.
Para ese fin, Kadandaramaiah y sus colegas construyeron un brazo robótico que baja una pipeta de vidrio en el cerebro de un ratón anestesiado con una precisión micrométrica. Conforme se mueve, la pipeta monitorea una propiedad llamada impedancia eléctrica – una medición sobre qué tan difícil le es a la electricidad fluir fuera de la pipeta. Si no hay células alrededor, la electricidad fluye y la impedancia es baja. Cuando la punta toca una célula, la electricidad no puede fluir tan bien y la impedancia sube.
La pipeta toma dos pasos micrómetricos, midiendo la impedancia 10 veces por segundo. Una vez que detecta una célula, puede parar instantáneamente, previniendo que atraviese la membrana. “Esto es algo que un robot puede hacer que un humano no puede”, dice Boyden.
Una vez que la pipeta encuentra una célula, aplica succión para formar un sello con la membrana de la célula. Entonces, el electrodo puede atravesar la membrana para grabar la actividad eléctrica interna de la célula. El sistema robótico puede detectar células con un 90 por ciento de precisión, y establecer una conexión con las células detectadas alrededor del 40 por ciento del tiempo.
Los investigadores también mostraron que su método puede ser usado para determinar la forma de la células inyectando un colorante; trabajan ahora en extraer los contenidos de la célula para obtener su perfil genético.
Karel Svoboda, un líder grupal en el Campus Janelia Farm del Instituto Médico Hughes, dice que cree que la tecnología será ámpliamente adoptada, ya que remueve las barreras que han prevenido a más investigadores de usar una grabación de fijación de membrana. “Los humanos pueden hacerlo tan bien como la máquina, pero es extremadamente aburrido para una persona. Te cansas, comienzas a cometer errores. El robot puede continuar”, dice Svoboda, quien no fue parte del equipo investigador.
El desarrollo de la nueva tecnología fue patrocinado principalmente por los Institutos Nacionales de la Salud, la Fundación Nacional de Ciencia y el Laboratorio de Medios del MIT.
Una nueva era para la robótica
Los investigadores trabajan ahora en aumentar el número de electrodos para poder grabar de múltiples neuronas a la vez, potencialmente permitiéndoles determinar como las diferentes partes del cerebro están conectadas.
También se encuentran trabajando con colaboradores para comenzar a clasificar los miles de tipos de neuronas encontradas en el cerebro. Esta “lista de partes” del cerebro identificaría neuronas no solo por su forma – que es el método más común de clasificación – sino también por su actividad eléctrica y su perfil genético.
“Si realmente quieres saber que es una neurona, puedes ver la forma, y puedes ver como dispara. Entonces, si sacas la información genética, realmente puedes saber que está ocurriendo”, dice Forest. “Ahora conoces todo. Ese es el cuadro completo”.
Boyden dice que el cree que esto es solo el comienzo de usar robots en la neurociencia para estudiar animales vivientes. Un robot como este podría potencialmente ser usado para entregar drogas en puntos apuntados en el cerebro, o para entregar vectores de terapia genética. El espera que también inspirará a neurocientíficos a perseguir otros tipos de automatización robótica – como en optogenética, el uso de luz para perturbar circuitos neurales apuntados y determinar el papel causal que juegan las neuronas en las funciones cerebrales.
La neurociencia es una de las pocas áreas de la biología en la que los robots todavía deben tener un gran impacto, dice Boyden. “El proyecto genoma fue hecho por humanos y un set gigantesco de robots que harían toda la secuencia del genoma. En la evolución dirigida o en biología sintética, los robots hacen mucha de la biología molecular”, dice. “En otras partes de la biología, los robots son esenciales”.
Otros coautores incluyen al estudiante graduado del MIT Giovanni Talei Franzesi y el posdoctorado del MIT Bian Y. Chow.
Un proyecto del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), fundado con una beca de 10 millones de dólares, podría transformar el diseño y la producción robótica.
MIT está liderando un nuevo proyecto ambicioso para reinventar como los robots son diseñados y producidos. Fundado por una beca de 10 millones de dólares de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF – National Science Foundation), el proyecto apunta a desarrollar una tecnología de escritorio que haría posible que la persona promedio diseñe, personalice e imprima un robot especializado en cuestión de horas.
“Esta investigación contempla una manera completamente nueva de pensar sobre el diseño y la manufactura de robots, y podría tener un profundo impacto en la sociedad”, dice la profesora Daniela Rus del MIT, líder del proyecto y una investigadora principal en el Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Artificial (CSAIL). “Creemos que tiene el potencial de transformar la manufactura y democratizar el acceso a robots”.
“Nuestra meta es desarrollar tecnología que permita a cualquiera manufacturar su propio robot personalizado. Esto verdaderamente cambiaría el juego”, dice el profesor Vijay Kumar, quien lidera el equipo de la Universidad de Pennsylvania. “Podría permitir el diseño y la manufactura rápida de bienes personalizados, y cambiar la manera en la que enseñamos ciencia y tecnología en las escuelas preparatorias”.
El proyecto de cinco años, llamado “Una Expedición en Computación para Compilar Máquinas Imprimibles Programables”, reúne un equipo de investigadores del MIT, la Universidad de Pennsylvania y la Universidad de Harvard, y está fundada como parte del programa “Expediciones en Computación” del NSF.
Actualmente toma años producir, programar y diseñar un robot funcional, y es un proceso extremadamente caro, involucrando diseño de hardware y software, aprendizaje de máquinas y visión, y técnicas de programación avanzadas. El nuevo proyecto automatizaría el proceso de producir dispositivos tridimensionales funcionales y le permitiría a individuos diseñar y construir robots funcionales de materiales tan fácilmente accesibles como una hoja de papel.
“Nuestra visión es desarrollar un proceso desde el comienzo hasta el final; específicamente, un compilador para construir máquinas físicas que comiencen con un alto nivel de especificaciones de función, y provea una máquina programable para esa función usando procesos de impresión simples”, dice Rus.
Investigadores esperan crear una plataforma que permita a un individuo identificar un problema casero que necesite asistencia; entonces dirigirse a una tienda local de impresión para seleccionar un anteproyecto, de una librería de diseños robóticos; y entonces personalizar un dispositivo robótico fácil de usar que pudiera resolver el problema. Dentro de 24 horas, el robot sería impreso, ensamblado, completamente programado y estaría listo para la acción.
Alterando la manera en la que las máquinas pueden ser producidas, diseñadas y construidas, el proyecto podría tener implicaciones de largo alcance para una variedad de campos.
“Este proyecto apunta a reducir dramáticamente el tiempo de desarrollo para una variedad de robots útiles, abriendo las puertas a aplicaciones potenciales en manufactura, educación, cuidado de la salud personalizada e incluso alivio en casos de desastre”, dice Rob Wood, un profesor asociado en la Universidad de Harvard.
Actualmente, investigadores del proyecto están enfocando su investigación en varias areas: desarrollando una interfaz de programación de aplicaciones (API) para una simple especificación de funciones y diseño; escribiendo algoritmos que permitirían control del ensamblado de un dispositivo y sus operaciones; creando un lenguaje de programación fácil de usar; y diseñando materiales nuevos y programables que permitirían la fabricación automática de robots.
Hasta ahora, el equipo de investigación ha creado el prototipo de dos máquinas para diseñar, imprimir y programar, incluyendo un robot similar a un insecto que podría ser usado para explorar un área contaminada y una pinza que podría ser usada por personas con movilidad limitada.
“Es realmente exitante pensar sobre el tipo de impacto que este trabajo podría tener en la población general – más allá de solo unas pocas personas selectas que trabajan en robótica”, dice el profesor asociado Wojcieth Matusik, también un investigador principal en CSAIL.
Adicionalmente a Rus, otros investigadores colaboradores de CSAIL incluyen el científico visitante Martin Demaine, el profesor asociado Wojciech Matusik, el profesor Martin Rinard, y el profesor asistente Sangbae Kim del Dapartamento de Ingeniería Mecánica de MIT. Además de Wood y Kumar, el equipo también incluye al profesor asociado Andre DeHon, al profesor Sanjeev Khanna y al profesor Insup Lee, todos de la Universidad de Pennsylvania (UPenn).
Nuevos algoritmos podrían permitir que montones de granos de “arena inteligente” asuman cualquier forma, permitiendo la formación espontánea de nuevas herramientas o la duplicación de partes mecánicas rotas.
Larry Hardesty, MIT News Office. Original (en inglés)
Imagina que tienes una gran caja de arena en la que entierras un pequeño modelo de un taburete. Unos pocos segundos más tarde, metes la mano en la caja y sacas un taburete de tamaño completo: La arena se ha ensamblado a sí misma en una réplica a escala completa del modelo.
Eso podría sonar como una escena de una novela de Harry Potter, pero es la visión que anima un proyecto de investigación en el Laboratorio de Robótica Distribuida (DRL) en el Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Artificial del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts). En la Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización del IEEE en mayo – la conferencia principal de robótica del mundo – investigadores del DRL presentaran una revista académica describiendo algoritmos que podrían permitir dicha “arena inteligente”. También describen experimentos en los que probaron el algoritmo en partículas algo más grandes – cubos de alrededor de 10 milímetros de borde, con microprocesadores rudimentarios dentro e imanes muy inusuales en cuatro de sus lados.
A diferencia de muchos otros acercamientos a los robots reconfigurables, la arena inteligente usa un método sustractivo, similar a esculpir en piedra, en lugar de uno aditivo, similar a romper piezas de lego juntas. Un montón de arena inteligente sería análogo a un bloque de piedra en bruto con el que un escultor comienza. Los granos individuales pasarían mensajes entre uno y otro y selectivamente se pegarían uno al otro para formar un objeto tridimensional; los granos no necesarios para construir ese objeto simplemente caerían. Cuando el objeto ha servido a su propósito, sería regresado al montón. Sus granos constituyentes se despegarían uno del otro, volviéndose disponibles para participar en la formación de una nueva forma.
Inteligencia distribuida
Algorítmicamente, el principal desafío desarrollando arena inteligente es que los granos individuales tendrían muy pocos recursos computacionales. “¿Como desarrollas algoritmos eficientes que no desperdicien ninguna información en el nivel de la comunicación y en el nivel del almacenamiento?” pregunta Daniela Rus, una profesora de ciencia computacional e ingeniería en el MIT y coautora de la nueva revista académica, junto con su estudiante Kyle Gilpin. Si cada grano pudiera simplemente guardar un mapa digital del objeto a ser ensamblado, “entonces podría sacar un algoritmo de una manera muy sencilla”, dice Rus. “Pero nos gustaría resolver el problema sin ese requerimiento, porque ese requerimiento sería simplemente irrealista cuando hablamos de módulos a esta escala”. Además, dice Rus, de uno al siguiente, los granos en el montón estarán revueltos juntos de una manera completamente diferente. “Nos gustaría no tener que saber antes de tiempo como se verán nuestros bloques”, dice Rus.
Darle información de forma al montón con un simple modelo físico – como el pequeño taburete – ayuda con ambos problemas. Para obtener una idea de como funcionan los algoritmos de los investigadores, probablemente sea más fácil considerar un caso bi-dimensional. Imagina cada grano de arena como un cubo en una malla bidimensional. Ahora imagina que algunos de los cuadros – digamos, en la forma de un taburete- faltan. Ahí es donde el modelo físico entra.
De acuerdo a Gilpin – autor de la nueva revista académica, los granos primero se pasan mensajes el uno al otro para determinar cuales tienen vecinos perdidos. (En el modelo de malla, cada cuadro puede tener hasta ocho vecinos.) Los granos con vecinos perdidos están en uno de dos lugares: el perímetro del montón o el perímetro de la figura que se introdujo.
Una vez que los granos que rodean a la figura introducida se identifican, simplemente pasan mensajes a los otros granos a una distancia fija aparte, lo que los identifica a si mismos como definiendo el perímetro del duplicado. Si el duplicado se supone que sea 10 veces el tamaño del original, cada cuadro que rodea la figura introducida mapea hasta 10 cuadros del perímetro del duplicado. Una vez que el perímetro del duplicado es establecido, los granos fuera pueden desconectarse de sus vecinos.
Prototipos rápidos
El mismo algoritmo puede ser variado para producir copias múltiples con una forma similar al de una muestra de ejemplo, o producir una sola copia más grande de un objeto grande. “Digamos que la rueda en tu auto se ha roto”, dice Gilpin. “Podrías pegarla con cinta adhesiva, ponerla en el sistema, y obtener una nueva”.
Los cubos – o “piedras inteligentes” – que Gilpin y Rus construyeron para probar su algoritmo actuan una versión bidimensional simplificada del sistema. Cuatro caras de cada cubo tienen imanes electropermanentes, materiales que pueden ser magnetizados o desmagnetizados con una sola corriente eléctrica. A diferencia de los imanes permanentes, pueden encenderse y apagarse; a diferencia de los electroimanes, no requieren de una corriente constante para mantener su magnetismo. Las piedras usan los imanes no solo para conectarse una con la otra sino también para comunicarse o compartir energía. Cada piedra también tiene un microprocesador, que puede guardar apenas 32 kilobytes de código de programa y solo tiene dos kilobytes de memoria funcional.
Las piedras tienen imanes en solo cuatro caras, explica Gilpin, porque, con la adición del microprocesador y los circuitos para regular la energía, “no había suficiente espacio para dos imanes más”. Pero Gilpin y Rus realizaron simulaciones de computadoras mostrando que sus algoritmos funcionarían con un bloque de cubos tridimensional, tratando cada capa del bloque como su propia malla bidimensional. Los cubos descartados de la forma final simplemente se desconectan de los cubos encima de y debajo de ellos, así como de aquellos junto a ellos.
Verdadera arena inteligente, por supuesto, requeriría granos mucho más pequeños que cubos de 10 milímetros. Pero de acuerdo a Robert Wood, un profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad de Harvard, ese no es un obstáculo que no se pueda superar. “Toma la funcionalidad básica de sus piedras”, dice Wook, quien dirige el Laboratorio de Microrobótica de Harvard. “Tienen la habilidad de pegarse una con la otra y con sus vecinos; tienen la habilidad de hablar con sus vecinos; tienen la habilidad de realizar algo de computación. Todas esas son cosas en las que es posible pensar en hacer en paquetes más pequeños”.
“Requeriría mucha ingeniería hacer eso, por supuesto”, advierte Wood. “Es un conjunto de desafíos de ingeniería bien propuestos pero muy difícil que se puedan continuar abordándose en el futuro”.
Los Ingenieros de Virginia Tech dicen que, debido a que su medusa robótica es alimentada por una reacción catalítica basada en hidrógeno en lugar de ser por electricidad, teóricamente podría tener energía indefinidamente.
Cuando se toma en consideración que nuestra mejor opción para alimentar vehículos submarinos actualmente son las baterías, los reactores nucleares o enlaces con la superficie, un sistema de propulsión químico es innovador.
El Robojelly (por Jellyfish, el nombre en inglés de la Medusa), es una maravilla de ingeniería de materiales. Fue construido de hojas de nanotubos de carbón de múltiples capas recubiertas de un catalizador de nano-platino. Éstas son vueltas alrededor de una aleación que conserva la memoria de la forma hecha de niquel-titanio.
Cuanto la capa catalizadora de platino hace contacto con la mezcla de los gases de hidrógeno y oxígeno, se libera calor, que causa que la aleación de memoria cambie de forma, dándole energía al movimiento de la medusa. En términos simples.
Hace pocos días La Bahía Pirata anunció que en el futuro partes de su sitio podrían ser hospedadas en vehículos aéreos no tripulados controlados por GPS. Para muchos esto puede haber sonado como una broma, pero de hecho estos vehículos aéreos no tripulados piratas ya existen. El proyecto “contramedidas electrónicas” ha construido un enjambre de cinco vehículos completamente operacionales que prueban que un “Napster aereo” o una “Bahía Pirata voladora” no es tan futurista como suena.
En un esfuerzo continuo por frustrar la censura, La Bahía Pirata planea convertir vehículos aéreos no tripulados en lugares de hospedaje móvil.
“Todos saben lo QUE es La Bahía Pirata. Ahora tendrán que pensar en DONDE está La Bahía Pirata,” le dijo el equipo de La Bahía Pirata a TorrentFreak el pasado domingo, anunciando su proyecto de los vehículos.
Liam Young, co-fundador de “Tomorrow’s Thoughts Today” (Pensamientos de mañana hoy), estuvo asombrado al leer el anuncio, no tanto por la tecnología, por que su grupo ya ha construido un enjambre de vehículos aéreos para compartir archivos.
“Pensé espera, ya estamos haciendo eso”, le dijo Young a TorrentFreak.
Su punto inicial para el proyecto “contramedidas electrónicas” fue crear algo como un “Napster aéreo” o una “Bahía Pirata voladora”, pero se convirtió en más que eso.
“En parte una infraestructura nomádica y en parte enjambre de robots, hemos reconstruido y reprogramado los vehículos aéreos para difundir su propia red Wi-Fi local como una forma de Napster aéreo. Se organizan en formaciones, difundiendo su red pirata, y entonces se dispersan, escapando a la detección, solo para volver a formarse en otra parte”, dice el grupo describiendo su creación.
En resumen, el sistema le permite al público compartir datos con la ayuda de robots voladores. De manera similar a el “Pirate Box“, pero uno que vuela autónomamente sobre la ciudad.
“El público puede subir archivos, fotos y compartir los datos uno con el otro según los robots flotan sobre los espacios públicos significativos de la ciudad. El enjambre se convierte en una red de difusión pirata, una infraestructura móvil con la que pueden interactuar las personas”, explican los creadores.
Una diferencia principal comparada a los centros de intercambio de archivos tradicionales es que requiere de una inversión fuerte. Cada uno de estos vehículos aéreos no tripulados cuestan alrededor de 1500 euros para construir. No es una gran sorpresa, considerando el hardware que es necesario para mantener estos centros aéreos en el aire.
“Cada uno recibe energía de dos baterías LiPo de 2200mAh. La elevación es provista por 4 motores Roxxy Brushless que llevan un tablero de control para vuelo por GPS. También en cubierta hay sensores de altitud y giroscópios que mantienen el vuelo estable. Todos hablan a un sistema de control maestro mediante módulos inalámbricos XBee,” le dijo Young a TorrentFreak.
“Todos estos se sientan en un marco de aluminio de 10mm x 10mm y están envueltos en un vacío formado por una cubierta aerodinámica. La red es difundida usando varias configuraciones de hardware que van desde módulos gumstick con Linux, ruteadores inalámbricos y memorias USB para almacenamiento.
Para Young y su equipo esto es solo el comienzo. Con el soporte financiero apropiado espera poder construir más robots voladores e incrementar el rango que pueden cubrir.
“Estamos planeando escalar el sistema al incrementar el rango de difusión y construir más robots voladores para la manada. También estamos construyendo en otros sistemas como bases de recarga de baterías autónomas. Buscamos fondos y apoyo para que nos asistan en escalar el sistema”, le dijo a TorrentFreak.
Los que ven los robots voladores en acción notarán que no solo son prácticos. El fondo creativo y artístico del grupo brilla, con la coreografía realizada por los robots siendo quizá más impresionante que el componente de intercambio.
“Cuando la audiencia interactúa con los robots estos brillan con brillantes colores, rompen formación, son llamados y su patrón de vuelo se vuelve más dramático y expresivo”, explica el grupo.
Además del valor artístico, los robots pueden tener otros usos más allá de ser centros piratas”. Por ejemplo, pueden servir como soporte de comunicaciones de persona a persona para quienes protestan y activistas en regiones donde el acceso a Internet es censurado.
De cualquier manera, ya sea Hollywood o un dictador, siempre habrá grupos que tendrán una razón para derribar estas máquinas. Pero seamos honestos, ¿quién se atrevería a destruir tan bella pieza de arte? Fuente: https://torrentfreak.com/ (en inglés)
