El University Rover Challenge (URC) de la Mars Society es una competencia de robótica para estudiantes universitarios que desafía a los equipos a diseñar y construir un rover que sería de utilidad para los primeros exploradores en Marte. [1] La competencia se lleva a cabo anualmente en la Mars Desert Research Station , en las afueras de Hanksville, Utah , en los Estados Unidos. El sitio fue seleccionado por la Mars Society por su similitud geográfica con Marte: además de ser una zona desértica en gran parte estéril, el suelo de la zona tiene una composición química similar al suelo marciano. La competencia también se ha expandido internacionalmente para incluir el European Rover Challenge , el Canadian International Rover Challenge, el Indian Rover Challenge, el Anatolian Rover Challenge y el Australian Rover Challenge.
El objetivo del University Rover Challenge es animar a los estudiantes a desarrollar habilidades en robótica, mejorar el estado de la técnica en los vehículos exploradores y trabajar en equipos multidisciplinares con la colaboración de científicos e ingenieros. La competición se puso en marcha en 2006 y desde 2007 se celebran competiciones anuales cada verano.
La URC se creó por primera vez en 2006 [2] con el objetivo de promover la educación en ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas e inspirar a la próxima generación de exploradores espaciales. Desde su creación, la competencia ha crecido en escala e importancia, atrayendo a equipos de universidades e instituciones de todo el mundo. [ cita requerida ]
La idea detrás de la creación del URC es que los tipos de vehículos exploradores que los equipos están construyendo ayudarían a los astronautas en el campo, controlados de forma remota por otro astronauta. [3] Este caso de uso imaginado impulsa el énfasis de la competencia en la teleoperación y la capacidad de realizar tareas que un humano podría necesitar (como el mantenimiento y la recuperación y entrega de equipos).
En su primer año, sólo compitieron 4 equipos: la Universidad de Nevada Reno, la Universidad Brigham Young, la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad de California en Los Ángeles. Sólo hubo 2 tareas, una tarea científica y una tarea para desplegar un repetidor de radio simulado en el campo. El portavoz de la URC, Kevin Sloan, dice que no estaban seguros de qué esperar, pero que quedaron "impresionados por la calidad". [3] La Universidad de Nevada Reno ganó ese año, con un premio en efectivo de $5000, que se redujo a $1000 en los años siguientes. [3]
Desde su inicio en 2006, con 4 equipos estadounidenses, la competencia ha crecido sustancialmente, con 95 equipos de 12 países en 2018, y un total de 35 rovers seleccionados para competir, sus equipos suman más de 500 estudiantes. [4]
Las tareas también han sufrido cambios significativos a lo largo de los años, evolucionando desde las 2 tareas simples del primer año hasta las 4 tareas robustas de 2019, y cada año se vuelven más desafiantes. No hay información detallada disponible sobre los años 2007 a 2009, pero en 2010 había 4 tareas: devolución de muestras, inspección del sitio, servicio de equipos y navegación de emergencia. [5] En su encarnación de 2010, la devolución de muestras implicaba elegir una muestra para traer de regreso con el rover, luego analizarla en la base y presentarla a los jueces sobre su importancia científica. La inspección del sitio implicaba el análisis de un sitio desde una distancia potencialmente lejana. El servicio de equipos requería principalmente que los equipos conectaran un enchufe de 3 clavijas a una toma de corriente, y la navegación de emergencia era un desafío cronometrado en el que los rovers debían localizar a los astronautas lo más rápido posible. Además de estas tareas, los equipos obtenían puntos en una presentación que hacían a los jueces sobre el diseño de su rover. [5]
En los dos años siguientes se hicieron ajustes en el contenido de las tareas para hacerlas cada vez más desafiantes, pero el espíritu de cada una de ellas siguió siendo el mismo. Por ejemplo, en 2012, la tarea de navegación de emergencia se diseñó de tal manera que, para llegar a algunos de los astronautas, los exploradores tendrían que pasar por zonas en las que perderían la comunicación con sus operadores y, por lo tanto, tendrían que operar de forma autónoma durante un tiempo. [6]
En 2013, la tarea de estudio del sitio fue reemplazada por Terrain Traversing, que probó la capacidad de los rovers de navegar a través de terrenos difíciles. [7] En 2016, se introdujo un proceso formal de selección descendente, que incluía una CDR (revisión crítica del diseño) que reemplazó a la tarea de presentación y una ronda de semifinales de competencia. [8] [9] El año siguiente, 2017, se reemplazó la asistencia de astronautas con recuperación y entrega extremas (una combinación de asistencia de astronautas y travesía del terreno), el retorno de muestra con Science Cache y la travesía del terreno con travesía autónoma, un desafío completamente nuevo que requería explícitamente que los equipos implementaran un comportamiento autónomo en sus rovers. [10]
Por último, en 2018 y 2019 se ha conservado esta estructura de tareas, con aumentos de dificultad y complejidad. Cabe destacar que la tarea científica de 2019 requiere la detección de vida a bordo del rover, mientras que en 2018 los equipos podrían traer muestras para realizar pruebas en la base. [11]
El número y la diversidad de equipos también ha crecido significativamente a lo largo de la vida de la competencia. En 2018, se registraron 95 equipos que representaban a 10 países diferentes, 36 de los cuales fueron seleccionados para competir. Los equipos de los EE. UU. generalmente constituyen la mayoría, pero los equipos de Canadá, Polonia y, en años más recientes, India, también están fuertemente representados. Polonia en particular, que presentó su primer equipo en 2009, ha sido particularmente competitiva. [12] Un equipo polaco de la Universidad Tecnológica de Czestochowa ganó la competencia de 2018, lo que suma 6 años consecutivos en que Polonia ha estado representada en el podio. [13]
Algunos equipos han competido durante muchos años seguidos. Cabe destacar que el equipo de la Universidad Brigham Young es el único equipo que ha participado en todas las competiciones desde 2006 hasta 2018, ubicándose constantemente entre los 5 primeros. [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] Ese equipo está financiado principalmente por los departamentos de Ingeniería Mecánica , Ingeniería Eléctrica y Física de BYU.
Los detalles específicos de los escenarios cambian cada año a medida que los equipos dominan determinadas tareas y fomentan la flexibilidad en los diseños y mejoran las capacidades de los vehículos exploradores cada año. Se requiere que los vehículos exploradores realicen tareas teleoperadas o autónomas que ayuden a los astronautas en el campo. Las tareas teleoperadas se realizan desde estaciones de control sin una vista directa del vehículo explorador, solo lo que se puede determinar a través de enlaces de video y datos del vehículo explorador o sensores desplegados por el vehículo explorador. Se supone que los operadores también están en Marte, por lo que no hay demoras en las comunicaciones. Para 2019, las tareas incluyen:
Los equipos deben presentar un informe escrito y un vídeo breve que describa y demuestre el diseño y las capacidades del rover para realizar las tareas requeridas, el plan científico y la gestión del equipo.
"El objetivo es realizar análisis in situ con el rover, incluidas pruebas de detección de vida de las muestras" [11]
Los equipos deben investigar varios sitios de interés biológico, utilizando instrumentos y métodos de su elección, donde deben realizar análisis de muestras completamente a bordo del rover. El objetivo de la tarea es determinar la presencia o ausencia de vida, ya sea extinta o existente, en los sitios designados. Después de los 20 a 30 minutos de tiempo de investigación, los equipos también deben preparar una breve presentación para dar a los jueces en el sitio, que presente sus resultados, análisis y conclusiones. Se espera que el análisis sea relevante para el entorno en la Tierra y que demuestre una comprensión de cómo estas observaciones se traducirían a un entorno marciano. [11]
"Se requerirá que los exploradores recojan y entreguen objetos en el campo y presten asistencia a los astronautas" [11]
Los exploradores deben recoger y entregar objetos en el campo, como destornilladores, martillos, cajas de herramientas, piedras, etc. Los exploradores deben atravesar una amplia variedad de terrenos, desde áreas de arena blanda hasta campos de rocas y cantos rodados y caídas verticales. Los equipos reciben coordenadas GPS aproximadas para cada ubicación de recogida y entrega, y potencialmente instrucciones específicas para objetos particulares. La puntuación se basa en la capacidad de los equipos para recoger y entregar objetos en sus ubicaciones correctas. [11]
"Se requerirá que los exploradores realicen varias operaciones diestras en un sistema de equipo de maqueta". [11]
Las posibles operaciones descritas en las reglas para 2019 incluyen:
En 2017, los exploradores debían remolcar un carro que transportaba un bote de combustible hasta un generador, llenar el tanque de combustible, cambiar el regulador de los cilindros de gas y poner en marcha el generador presionando un botón. Las tareas anteriores del equipo incluyeron bombear aire a un hábitat inflable y limpiar paneles solares. [11]
"Se requerirá que los exploradores atraviesen de forma autónoma los marcadores en esta misión por etapas a través de un terreno moderadamente difícil". [11]
En este caso, autónomo significa sin teleoperación, es decir, sin operadores desde la estación base que den órdenes o aporten información al usuario. El explorador debe tomar todas sus decisiones a bordo. Sin embargo, en las primeras etapas se permite la exploración teleoperada.
Los marcadores de esta tarea son pelotas de tenis y coordenadas GPS aproximadas que se les dan a los equipos. A medida que las etapas se vuelven más difíciles, las coordenadas GPS se vuelven cada vez más imprecisas y habrá más obstáculos entre las pelotas de tenis, lo que requiere evitar obstáculos y encontrar una ruta de forma autónoma. Además, se permite la exploración teleoperada en las etapas anteriores, pero no en las posteriores. [11]
Un panel de jueces lleva a cabo la evaluación y este panel cambia de año en año. Se hace un esfuerzo para que haya diversidad de experiencia en el equipo de jueces, [32] y los jueces anteriores han incluido personas con experiencia profesional como: ingenieros de sistemas, [32] biólogos, [33] especialistas en robótica, [34] diseñadores industriales, [32] científicos y profesores de diversos campos. [32] [34] Los jueces son voluntarios. [34] [35]
Los equipos recaudan el dinero para los rovers ellos mismos, a través de su universidad y/o patrocinadores externos. [34] La competencia en sí está financiada en parte por Mars Society , Protocase Inc (un fabricante de piezas personalizadas, que ofrece a los equipos crédito y descuentos para todas las piezas fabricadas en Protocase [36] ), Honeybee Robotics y Microsoft .
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