Serve o presente subcapítulo para retratar ao pormenor o sistema proposto designado por GEO- MiNO (GeoRobotics for Material exploration and iNtegrated Operations). A Figura 36 mostra o mais recente Rover da NASA, intitulado Perseverance, que deixou a superfície terrestre no dia 30 de julho de 2020 e espera atingir Marte a 18 de fevereiro de 2021.
Figura 36 - Modelo 3D do Perseverance (modelo 3D adaptado de [130])
De modo a entender os sensores e componentes mais importantes num Rover, fez-se o levantamento dos mesmos no Perseverance. Os componentes indicados na Figura 36 são:
1 - Conjunto de câmara de alta definição e microfone conhecido como Mastcam-Z; 2 - Uma estação meteorológica denominada MEDA que mede a pressão atmosférica,
temperatura, humidade e intensidade do vento;
3 - Corpo do Rover que inclui no seu interior o computador, componentes eletrónicos e um sistema chamado MOXIE para transformar o dióxido de carbono da atmosfera marciana em oxigénio;
4 - Sistema de avaliação da composição química de rochas de nome PIXL; 5 - Broca rotativa para extrair amostras de rochas;
6 - Sistema SHERLOC de deteção de atividade microbiana; 7 - Sistema para recolher e armazenar amostras;
8 - Seis rodas de alumínio e titânio motorizadas individualmente; 9 - Câmaras de deteção de obstáculos;
10 - Braço robótico;
11 - Antena de transmissão de alta frequência;
12 - Fonte de alimentação radioisotópica e antena RADAR de penetração até 10 metros no solo nomeada RIMFAX;
13 - Antena de baixo ganho; 14 - Antena de alto ganho;
15 - Câmaras de deteção de obstáculos; 16 - Sistema de suspensão.
Incluir o Equotip num Rover semelhante ao Perseverance, seria um processo relativamente fácil, visto que o mesmo já inclui vários componentes necessários ao funcionamento do instrumento, desde a fonte de alimentação à estação MEDA e à câmara de alta definição. A Figura 37 ilustra o modelo conceptual de como funcionaria o Equotip num Rover. O Equotip estaria incorporado no braço robótico do Rover para permitir alcançar o maior número de pontos de impacto.
Para que o Rover seja capaz de operar em amostras, superfícies rochosas e solos, é necessário definir dois modos de operação. O primeiro modo avalia amostras que foram extraídas e recolhidas por outros componentes do Rover. Para suportar as amostras durante a sequência de medição é necessário incluir uma opção que acomode amostras de diferentes massas e geometrias. O Modo 2 serve para medir a dureza do solo ou de superfícies rochosas, não acionando, portanto, o sistema de recolha e armazenamento de rochas.
Definido o modo de execução, é indispensável fornecer ao sistema a informação sobre o número de medições (N).
O passo 1 integra a informação captada pela câmara Mastcam-Z que permite escolher os pontos de impacto e assegurar a rugosidade requerida. Seria vantajoso incluir no Rover um subsistema para lixar e polir as amostras ou superfícies, mas no modelo 3D aqui desenvolvido, não foi incluído.
No passo 2, o movimento deve ser conseguido recorrendo aos graus de movimento do braço robótico, assegurando obrigatoriamente a perpendicularidade.
Considerando a variável k como o número referente à última medição realizada, então o Rover deve continuar a operar, até que k seja equivalente a N.
O quinto passo, que diz respeito à recolocação do instrumento no novo ponto de impacto, pode ser conseguido manipulando as rodas do Rover ou o braço robótico no Modo 2. No Modo 1 acresce ainda a possibilidade de deslocar o componente que sustenta a amostra. A distância mínima entre pontos de impacto deve ser assegurada pelo sistema de câmaras de alta-definição. O modelo 3D desenvolvido inclui algumas das funcionalidades e geometrias do Perseverance, mas a não inclusão de certos componentes não significa que não sejam usados, apenas implicam uma reformulação das suas posições no Rover. O modelo tende a simplificar a forma e a quantidade de instrumentos, tendo como único objetivo demonstrar um exemplo da integração de um medidor de durezas no Rover.
A Figura 38 apresenta a versão do Rover denominada GEO-MiNO. O Anexo F exibe imagens mais detalhadas do mesmo.
Figura 38 - Imagens gerais do Sistema GEO-MiNO (GeoRobotics for Material exploration and iNtegrated Operations)
A Figura 39 detalha a localização dos componentes do Equotip no Rover. Como se pode verificar, o computador está assente na face superior do Rover juntamente com a antena de alto ganho. O dispositivo de impacto está posicionado na extremidade do braço robótico, onde o Perseverance aloja o SHERLOC, o PIXL e a broca. Devido a aspetos de disposição espacial e à necessidade de incluir todos estes componentes e funcionalidades em braços robóticos, talvez faça sentido expandir o tamanho do braço ou integrar dois braços num Rover georobótico.
Figura 39 - Imagem pormenorizada da posição do Equotip no GEO-MiNO
No sentido de permitir o funcionamento do GEO-MiNO no Modo 1 de operação, foi adicionada uma prateleira central na frente do Rover (como demonstrado na Figura 40) que serve para pousar as amostras em análise. Esta prateleira, como mencionado anteriormente, deve incluir um sistema que seja capaz de fixar a amostra, de modo a que não seja possível a movimentação da mesma durante a medição.
O posicionamento da amostra na prateleira é conseguido recorrendo ao sistema de recolha de amostras já desenvolvido e integrado no Perseverance.
Figura 40 - Imagem pormenorizada do Modo 1 de operação do GEO-MiNO
No Modo 2, o braço robótico deve movimentar-se até ao ponto de impacto desejado, que desta vez será fora da estrutura do Rover, seja no solo ou numa superfície rochosa. A Figura 41 exemplifica uma medição de acordo com o segundo modo.
A Tabela 24 sintetiza os fatores positivos e negativos da inclusão da medição de dureza num sistema automático, nomeadamente quando confrontado com a alternativa manual.
Tabela 24 - Vantagens e desvantagens do sistema automático em missão espacial Sistema automático
Vantagens Desvantagens
Inclusão em missões não tripuladas que voltam à Terra para testes laboratoriais Maior limitação na quantidade de amostras Possibilidade de testar rochas de difícil
acesso Manutenção mais difícil Maior resistência em ambientes extremos e
consequentemente maior possibilidade de atuação em qualquer circunstância
Comportamento influenciado pelo desempenho de outros componentes Maior precisão na perpendicularidade entre
o dispositivo de impacto e a superfície - Tempo de funcionamento normalmente
superior comparado ao tempo de trabalho
extraveicular numa missão tripulada - Maior repetibilidade e precisão nos passos
5 Conclusões e Perspetivas Futuras
Este subcapítulo sintetiza as principais considerações relativas ao trabalho desenvolvido e apresenta um conjunto de potenciais soluções a serem implementadas na realização de futuros projetos consequentes a esta dissertação.