Sarah Downs equipa robôs da NASA com habilidades de montagem

Este ano, um estudante de pós-graduação do IEEE realizou esse sonho. Para o seu projeto final como candidato ao mestrado em Engenharia elétrica Mas Universidade de TulsaJunto com ele trabalhou em um algoritmo NASA e América força aérea.

O algoritmo que desenvolveram permite que robôs montem satélites Resolvendo o clássico problema da robótica de inserir um objeto em seu orifício correspondente para inserir uma antena no local correto no espaço.

Agora Ph.D. estudante de engenharia elétrica Universidade A&M do Texas Em College Station, Downs continua a sua investigação sobre montagem e manipulação de satélites “mas numa escala muito maior”, diz ela.

seguindo a paixão de infância

Downs cresceu na área de Tulsa. Seu pai, que morreu de ataque cardíaco Consultora de segurança em 2015, quando tinha 13 anos petróleo e gás Indústria. Sua mãe ficou em casa para cuidar do irmão, que tem autismo. Depois que seu pai morreu, sua mãe voltou para a faculdade para se formar em administração para poder sustentar a família.

“Não tínhamos muita renda e minha mãe estava sempre preocupada com dinheiro”, diz Downs. “Isso me ensinou mais sobre como ter uma carreira financeiramente bem-sucedida.”

Desde então, sempre que pensava no futuro profissional, um bom salário para sustentar a família estava no topo de sua lista.

Ao fazer carreira em robóticoEla diz que pode seguir sua paixão e ao mesmo tempo alcançar segurança financeira.

No ensino médio, Downs se juntou Primeiro Clube de Robótica, onde se sentiu atraída pelos componentes elétricos usados ​​nas máquinas que ela e seus colegas construíram.

Durante os dois últimos anos do ensino médio, frequentou um programa de extensão Mas tecnologia de tulsaUma escola de formação. Passava metade dos dias frequentando aulas do ensino médio e a outra metade cursando engenharia em uma escola profissionalizante.

Depois de se formar em 2020, aceitou uma bolsa para cursar a Universidade de Tulsa. Ela diz que começou seu primeiro ano na UTulsa sem saber se queria se formar em engenharia elétrica ou mecânica, acrescentando que seu amor por trabalhar com pequenos sistemas a ajudou a escolher EE.

para ele Projeto final do último anoEle e dois de seus colegas projetaram um módulo lunar desempenho para Museu Aéreo e Espacial de Tulsa. Eles criaram um jogo interativo que simula missões às superfícies lunar e marciana. quatro corpos celestes – o lua, Véspera, Planeta Martee Titan – estão listados entre três monitores de computador. Usando um controlador de jogo, os visitantes do museu podem explorar a superfície virtual de cada um. Mostrar Ainda em exposição.

Downs formou-se em engenharia elétrica em 2024 e continuou seus estudos no programa de mestrado em EE da universidade.

Ambos são mais e menos complexos do que as pessoas pensam

Quando Downs iniciou seus estudos de pós-graduação, ele deveria fazer parte de um projeto de robótica da NASA por dois anos. Mas quando o início do projeto foi adiado devido a atrasos no financiamento governamental, ele passou o primeiro ano na escola Instituto de Robótica e AutonomiaEntão um novo foi lançado. Seu foco principal é desenvolver robôs para auxiliar pessoas com desafios de mobilidade.

Inspirado em sua avó, que estava em cadeira de rodas devido a uma doença grave ArtriteDowns desenvolveu um braço robótico O que ajuda idosos e cadeirantes a viverem de forma independente. O braço foi capaz de identificar e colocar objetos em locais apropriados dentro de casa, como tirar alguns mantimentos de uma sacola de compras e colocá-los em uma prateleira ou em um recipiente separado.

Antes do início do seu segundo ano em 2025, o projeto da NASA finalmente recebeu financiamento do governo. Eles desenvolveram um robô que completa a tarefa de colocar o buraco sem usar nenhum sistema de visão. geralmente, câmera Ajude a orientar o trabalho de montagem de satélites dos robôs. Mas no ambiente hostil e remoto do espaço sideral, as câmeras podem funcionar mal ou sofrer atrasos.

Em vez de usar câmeras, a mão robótica de Downs utiliza um processo de inserção baseado em força para detectar a posição e a orientação dos objetos no ambiente da mão. O robô simplesmente pega uma antena e tem um sensor de torque conectado a ela pinçaEle “sente” a resposta da força de onde o satélite e a antena estão em relação um ao outro. O robô então guia o conjunto da antena para uma abertura alvo em seu satélite e mantém a posição durante a adesão.

Para aumentar a complexidade, o robô faz seu trabalho no vácuo gravidade.

“Sem a gravidade, agora é preciso considerar o torque da reação do braço no satélite para evitar jogá-lo no espaço”, diz Downs. Qualquer movimento do braço durante o processo de inserção, principalmente com aumento de força, pode fazer com que o satélite continue se movendo naquela direção.

Para lidar com isso, Downs está fazendo cálculos para o projeto direcionar o impulso reverso direcionado e contrariar a força do movimento do robô.

Seu projeto de graduação reflete a natureza simples, porém complexa, da robótica que ela considera fascinante, diz ela.

“Acho que os robôs são mais e menos complexos do que as pessoas pensam”, diz ela. “Realmente, você só precisa começar programação é um robô Parâmetro Denavit-HartenbergE você pode fazer muito com isso”, diz ela, referindo-se aos quatro valores usados ​​para descrever a posição e orientação de um braço robótico e manipuladores. mesmo com diferentes pinças E graus de liberdade: “Basicamente, é aí que todos os manipuladores de robôs começam”, diz ela.

“Mas”, acrescenta ela, “ainda estamos aprendendo muito sobre como os robôs interagem com seu ambiente. Mesmo algo simples para nós, como manipular uma caneta, ainda é incrivelmente complexo para os robôs”.

Downs está concluindo sua tese de doutorado simulador espacial robótico Projeto na Texas A&M Laboratório de Robótica e Design de Automação (RAD)Que é especializada no desenvolvimento de máquinas que podem sobreviver mesmo em ambientes extremos. Coopera com a NASA.

Seu orientador de tese é Roberto AmbrósioUm veterano da NASA que lançou o RAD Lab em 2022. O membro do IEEE deverá atuar como diretor associado do Instituto Espacial da escola, que será inaugurado este ano em Houston. Centro de pesquisa está sendo construído ao lado Centro Espacial Johnson.

Downs diz que depois de obter seu doutorado, ela espera um dia trabalhar para a NASA e desenvolver Rovers Que coletam amostras de Marte ou dos braços robóticos que atuam sobre ele estação espacial.

Para saber mais sobre robôs veja ieee espectro‘S guia.

saindo da bolha da engenharia

Downs se juntou ieee Para se envolver mais nos programas de engenharia elétrica no campus como um novo aluno na UTulsa em 2020. Dessa vez, Pandemia do covid-19 Clubes e organizações proibidos de se reunirem pessoalmente.

ela era ativa em sua escola ramo estudantil ieee E foi eleito seu presidente para 2022-2024. Sob sua liderança, a filial passou da organização de alguns eventos para a realização de um a cada duas semanas.

Eles incluíram sessões de almoço e aprendizado e jantares que conectaram estudantes com engenheiros profissionais e ex-alunos universitários. Downs também conduziu workshops práticos processo de brasagem, Impressão 3D, escorbuto modelagem, e construção de currículo.

Seus esforços ajudaram a aumentar o número de membros do conselho executivo da filial de aproximadamente cinco alunos para 25 em 2023. Naquele mesmo ano, sua oficina de soldagem atraiu cerca de 80 alunos.

Ela diz que gostou de trabalhar com o IEEE, especialmente “conectando-se com ex-alunos e aprendendo com engenheiros”.

O IEEE é um excelente recurso para oportunidades de networking, diz ela, observando que “durante COVID 19 pandemiaOs estudantes de engenharia permaneceram em suas próprias bolhas. Os programas do IEEE ajudam os alunos a fazer conexões que os servirão bem, diz ela.

“O networking é muito importante, especialmente no difícil mercado de trabalho de hoje”, diz ela. “Tem muito a ver com quem você conhece e como as pessoas percebem sua ética de trabalho.”

Downs, que agora atua como consultora de pós-graduação do IEEE para o ramo estudantil da UTulsa, diz que viu em primeira mão como a rede de ramos estudantis da escola foi beneficiada. membro estudante.

“Muitos deles conseguiram empregos por causa do IEEE”, diz ela.