Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (PUFFER) a été inspiré par un design en origami. Ce petit robot pourrait être utilisé comme éclaireur pour les plus gros rovers, aller dans des endroits risqués ou difficiles d'accès. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Les prochains rovers pour explorer une autre planète pourraient amener un éclaireur.
Le Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (PUFFER) en cours de développement au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, a été inspiré par l'origami. Sa conception légère est capable de s'aplatir, rentrant ses roues et rampant dans des endroits où les rovers ne peuvent pas rentrer.
Depuis un an et demi, PUFFER a été testé dans une gamme de terrains accidentés, du désert de Mojave en Californie aux collines enneigées de l'Antarctique. L'idée est d'explorer des zones qui pourraient être trop risquées pour un rover à part entière, comme des pentes raides ou derrière des dunes de sable.
Il est conçu pour grimper des pentes à 45 degrés, enquêter sur les surplombs et même tomber dans des fosses ou des cratères. PUFFER est censé être l'assistant robuste d'un compagnon robot plus grand :plusieurs des microbots peuvent être aplatis comme des cartes et empilés les uns sur les autres.
Puis, ils peuvent être chassés, surgi et commencer à explorer.
"Ils peuvent faire de la science parallèle avec un rover, afin que vous puissiez augmenter la quantité que vous faites en une journée, " dit Jaakko Karras, Chef de projet PUFFER au JPL. « Nous pouvons voir qu'ils sont utilisés dans des endroits difficiles d'accès – se faufiler sous les rebords, par exemple."
Les créateurs de PUFFER au JPL espèrent un jour voir le robot rouler sur les sables de Mars. Mais ils imaginent qu'il pourrait être utilisé par des scientifiques ici même sur Terre, également.
Carolyn Parcheta, un scientifique du JPL qui utilise des robots pour explorer les volcans, a offert des conseils sur les instruments scientifiques de PUFFER. Elle a déclaré que l'utilisation de robots prêts à l'emploi a un énorme potentiel pour des domaines comme la géologie.
"Avoir quelque chose qui est aussi portable qu'une boussole ou un marteau-piqueur signifie que vous pouvez faire de la science à la volée, " elle a dit.
PUFFER rampe sous un rebord pendant les tests sur le terrain. L'avantage de sa petite taille et de son corps pliable est que le bot peut se caler dans de petits espaces. Cela pourrait être utile sur le terrain accidenté d'autres planètes. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Un prototype en papier
Le corps de PUFFER a été créé par Karras, qui expérimentait avec des dessins d'origami. Alors qu'il était étudiant diplômé au Biomimetic Millisystem Lab de l'UC Berkeley, il a travaillé au développement d'une robotique basée sur des formes naturelles, comme le mouvement des animaux et des insectes.
L'équipe PUFFER a remplacé le papier par un circuit imprimé, la même chose à l'intérieur de votre smartphone. Cela leur a permis d'incorporer plus d'électronique, y compris les instruments de contrôle et rudimentaires.
"Le circuit imprimé comprend à la fois l'électronique et le corps, ce qui lui permet d'être beaucoup plus compact, " a déclaré Christine Fuller, un ingénieur en mécanique JPL qui a travaillé sur la structure de PUFFER et l'a testé pour sa fiabilité. "Il n'y a pas de fixations de montage ou d'autres pièces à traiter. Tout est intégré pour commencer."
Kalind Carpenter de JPL, qui se spécialise dans la mobilité robotique, fait quatre roues pour le bot pliant sur une imprimante 3D. Leur premier prototype n'était guère plus qu'un origami roulant, mais c'est vite devenu plus complexe.
Les roues ont évolué, passer de quatre à deux, et gagner des marches qui lui permettent de gravir des pentes. Ils peuvent également être repliés sur le corps principal, permettant à PUFFER de ramper. Une queue a été ajoutée pour la stabilisation. Des panneaux solaires sur le ventre de PUFFER lui permettent de se retourner et de se recharger au soleil.
L'équipe s'est associée au Biomimetic Millisystems Lab, qui a développé une « marche en glissade » qui maintient le bot en avant, une roue à la fois, sans glisser. Une société appelée Distant Focus Corporation, champagne, Illinois, a fourni un microimageur haute résolution suffisamment sensible pour voir des objets de seulement 10 microns, une fraction du diamètre d'un cheveu humain.
Avant longtemps, PUFFER était prêt pour un essai routier.
Du Mojave à Mars
Une fois qu'ils ont eu un prototype fonctionnel, l'équipe du JPL a emmené PUFFER pour des tests sur le terrain. Dans le bassin arc-en-ciel, Californie, le bot a grimpé sur des pentes de roches sédimentaires et sous des surplombs.
PUFFER a été équipé pour des essais sur le terrain dans la neige lors d'un récent voyage au mont Erebus en Antarctique. Crédit :Dylan Taylor
Ce terrain sert d'analogue aux paysages martiens. Sur Mars, les surplombs pourraient abriter les molécules organiques des rayonnements nocifs. Versants martiens aux couleurs sombres, qui intéressent les scientifiques, sont une autre cible potentielle.
Sur un chemin de terre plat, PUFFER peut conduire environ 2, 050 pieds (625 mètres) sur une seule charge de batterie. Cela pourrait fluctuer un peu en fonction de l'utilisation des instruments embarqués.
Outre les conditions désertiques, PUFFER a été équipé pour la neige. Carpenter a conçu des roues plus grandes et une queue de poisson plate pour l'aider à traverser les terrains hivernaux. Jusque là, il a été testé dans une station de ski de Grand Junction, Colorado; Gros ours, Californie; et sur le mont Erebus, un volcan actif en Antarctique.
L'un des tests sur le terrain les plus récents de PUFFER n'était pas particulièrement difficile, mais peut tout de même être considéré comme un succès :le Consumer Electronics Show. Au rez-de-chaussée d'un centre de congrès à Las Vegas, il a attiré des foules de fans de technologie ravis.
PUFFER grandit
La prochaine étape consiste à faire de PUFFER un scientifique. L'équipe du JPL envisage d'ajouter un certain nombre d'instruments qui lui permettraient de prélever des échantillons d'eau pour la matière organique, ou un spectromètre pour étudier la composition chimique de son environnement.
C'est aussi de plus en plus gros. Les conceptions futures pourraient être aussi grandes qu'une boîte à pain, sacrifier sa taille de microbot pour plus de robustesse.
Le plus excitant de tous serait de rendre PUFFER plus intelligent. À l'heure actuelle, il fonctionne via Bluetooth et peut être contrôlé à distance. Mais Carpenter a dit qu'ils aimeraient ajouter de l'autonomie, permettant à un essaim de PUFFER de mener des activités scientifiques en équipe mobile.
"Si Curiosity avait une pile de PUFFER à bord, chacun d'eux pourrait aller à des endroits séparés, et le rover irait juste au plus intéressant, " dit Carpentier.
L'équipe espère que PUFFER pourra se retrouver dans une future mission planétaire. Il comprend déjà de nombreux matériaux compatibles avec Mars dans sa construction, y compris la technologie patrimoniale du Viking, Missions Pathfinder et Phoenix.
Par exemple, Le corps de PUFFER est enveloppé de Nomex, un textile solide utilisé dans les sacs gonflables qui ont amorti les rovers Spirit et Opportunity de la NASA lorsqu'ils ont atterri sur Mars. Le Nomex est également utilisé par les pompiers pour repousser la chaleur, ce qui signifie que PUFFER pourrait survivre à des températures élevées. Une société appelée Pioneer Circuits, Santa Ana, Californie, aidé à intégrer le Nomex dans les circuits imprimés pliables.
"De petits explorateurs robotiques comme PUFFER pourraient changer notre façon de faire de la science sur Mars, " dit Karras. " Comme Sojourner avant lui, nous pensons que c'est une avancée passionnante dans la conception robotique."
