Desafío Rover Universitario

La URC se creó en 2006 ^{[ 2 ]} con el objetivo de promover la educación STEM e inspirar a la próxima generación de exploradores espaciales. Desde su creación, la competición ha crecido en escala e importancia, atrayendo a equipos de universidades e instituciones de todo el mundo.

La idea detrás de la creación de la URC es que los rovers que están construyendo los equipos ayudarían a los astronautas en el campo, controlados remotamente por otro astronauta. ^{[ 3 ]} Este caso de uso hipotético impulsa el énfasis de la competencia en la teleoperación y la capacidad de realizar tareas que un humano podría necesitar. (Tal vez mantenimiento, recuperación y entrega de equipos)

En su primer año, solo 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. Solo hubo dos tareas: una de ciencias y otra para desplegar un repetidor de radio simulado en el campo. El portavoz de la URC, Kevin Sloan, dijo que no sabían qué esperar, pero quedaron "impresionados por la calidad". ^{[ 3 ]} La Universidad de Nevada Reno ganó ese año, obteniendo 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 competición ha crecido sustancialmente, con 95 equipos de 12 países en 2018, y un total de 35 rovers seleccionados para competir, cuyos equipos sumaban más de 500 estudiantes. ^{[ 4 ]}

Las tareas también han experimentado cambios significativos a lo largo de los años, evolucionando de las 2 tareas simples del primer año a las 4 tareas robustas de 2019, y continuando volviéndose más desafiantes cada año. No se dispone de información detallada sobre los años 2007-2009, pero para 2010 había 4 tareas: Retorno de muestras, Estudio del sitio, Mantenimiento de equipos y Navegación de emergencia. ^{[ 5 ]} En su versión de 2010, el retorno de muestras consistía en elegir una muestra para traer de vuelta con el rover, luego analizarla en la base y presentar a los jueces su importancia científica. El estudio del sitio implicaba el análisis de un sitio desde una distancia potencialmente lejana. El mantenimiento de equipos requería principalmente que los equipos enchufaran 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 por una presentación que hacían a los jueces sobre el diseño de su rover. ^{[ 5 ]}

En los dos años siguientes se introdujeron ajustes en el contenido de las tareas para hacerlas cada vez más desafiantes, pero el espíritu de cada una se mantuvo. Por ejemplo, en 2012, la tarea de navegación de emergencia se diseñó de tal manera que, para llegar a algunos de los astronautas, los vehículos exploradores tendrían que pasar por zonas donde 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 Encuesta del Sitio fue reemplazada por Recorrido del Terreno, que ponía a prueba la capacidad de los rovers para navegar por terrenos difíciles. ^{[ 7 ]} En 2016 se introdujo un proceso formal de selección, que incluía una CDR (Revisión Crítica del Diseño) que sustituyó a la tarea de Presentación, y una ronda semifinal de la competición. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Al año siguiente, 2017, se reemplazó la Asistencia de Astronautas por Recuperación y Entrega Extremas (una combinación de asistencia de astronautas y recorrido del terreno), la Devolución de Muestras por Caché Científico y el Recorrido del Terreno por Recorrido Autónomo, un desafío completamente nuevo que requería explícitamente que los equipos implementaran un comportamiento autónomo en sus rovers. ^{[ 10 ]}

Finalmente, en 2018 y 2019 se mantuvo esta estructura de tareas, aunque con un aumento en la dificultad y la complejidad. Cabe destacar que la tarea científica de 2019 requería la detección de vida a bordo del rover, mientras que en 2018 los equipos podían traer muestras para realizar pruebas en la base. ^{[ 11 ]}

El número y la diversidad de equipos también han crecido significativamente a lo largo de la historia de la competición. En 2018, se inscribieron 95 equipos que representaban a 10 países diferentes, de los cuales 36 fueron seleccionados para competir. Los equipos de Estados Unidos constituyen la mayoría, pero también hay una fuerte representación de equipos de Canadá, Polonia y, en años más recientes, de India. Polonia, en particular, que presentó su primer equipo en 2009, ha sido especialmente competitiva. ^{[ 12 ]} Un equipo polaco de la Universidad Tecnológica de Częstochowa ganó la competición de 2018, lo que supone 6 años consecutivos en los 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 que ha participado en todas las competiciones desde 2006 hasta 2018, ubicándose consistentemente 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 equipos deberán presentar un informe escrito y un breve vídeo 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, incluyendo pruebas de detección de vida de las muestras" ^{[ 11 ].}

Los equipos deben investigar múltiples sitios de interés biológico, utilizando los instrumentos y métodos de su elección, donde deben realizar el 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 20 a 30 minutos de investigación, los equipos también deben preparar una breve presentación para los jueces en el sitio, donde expongan sus resultados, análisis y conclusiones. Se espera que el análisis sea relevante para el entorno terrestre y que demuestre una comprensión de cómo estas observaciones se traducirían a un entorno marciano. ^{[ 11 ]}

"Se requerirá que los rovers recojan y entreguen objetos en el campo y presten asistencia a los astronautas" ^{[ 11 ].}

Los exploradores deben recoger y entregar objetos en el terreno, como destornilladores, martillos, cajas de herramientas, piedras, etc. Deben atravesar una gran variedad de terrenos, desde zonas arenosas y blandas hasta campos de rocas y cantos rodados, e incluso desniveles verticales. Los equipos reciben coordenadas GPS aproximadas para cada punto de recogida y entrega, y posiblemente instrucciones específicas para objetos concretos. La puntuación se basa en la capacidad de los equipos para recoger y entregar los objetos en sus ubicaciones correctas. ^{[ 11 ]}

"Los rovers deberán realizar varias operaciones diestras en un sistema de equipo de prueba." ^{[ 11 ]}

Las posibles operaciones descritas en las normas para 2019 incluyen:

• Manejar un joystick, presionar botones, accionar interruptores, girar perillas
• Apriete el tornillo cautivo para asegurar el cajón.
• Reemplace una placa electrónica utilizando un conector robusto de placa a placa.
• Gire una manivela

En 2017, los rovers debían remolcar un vagón con un bidón de combustible hasta un generador, llenar el depósito, cambiar el regulador de las bombonas de gas y arrancar el generador pulsando un botón. Entre las tareas anteriores realizadas con el equipo se incluían bombear aire a un hábitat inflable y limpiar paneles solares. ^{[ 11 ]}

"Los rovers deberán desplazarse de forma autónoma entre marcadores en esta misión por etapas a través de un terreno de dificultad moderada." ^{[ 11 ]}

Aquí, autónomo significa sin teleoperación, es decir, sin operadores desde la estación base dando órdenes o recibiendo información del usuario. El rover debe tomar todas sus decisiones a bordo. Sin embargo, se permite el reconocimiento teleoperado en las etapas iniciales.

Los marcadores en esta tarea son pelotas de tenis y coordenadas GPS aproximadas proporcionadas a los equipos. A medida que las etapas se vuelven más difíciles, las coordenadas GPS serán cada vez más imprecisas y habrá más obstáculos entre las pelotas de tenis, lo que requerirá evitar obstáculos y encontrar rutas de forma autónoma. Además, se permite el reconocimiento teleoperado en las primeras etapas, pero no en las últimas. ^{[ 11 ]}

• Los rovers no deben exceder los 50  kg en ninguna configuración ^{[ 11 ].}
• Los rovers deben caber dentro de un área de 1,2 metros por 1,2 metros ^{[ 11 ].}
• Los Rovers deben tener un costo total que no exceda los $18,000 ^{[ 11 ].}
• Los rovers deben utilizar sistemas de energía y propulsión que sean aplicables a las operaciones en Marte (por ejemplo, no sistemas de respiración de aire) ^{[ 11 ].}
• Se prohíbe el uso de vehículos aéreos ^{[ 11 ].}

• Los equipos operarán sus vehículos exploradores en tiempo real desde estaciones de mando y control designadas . ^{[ 11 ]}
• No se espera que los rovers viajen más de 1  km desde la estación base ^{[ 11 ].}
• Nadie puede seguir al rover con el propósito de proporcionar retroalimentación a los operadores, aunque los miembros del equipo de jueces, los medios de comunicación, los miembros del equipo que no sean operadores y otros espectadores pueden seguir a un rover a discreción de los jueces. ^{[ 11 ]}

• No existe restricción alguna en cuanto al número de miembros del equipo u operadores permitidos. ^{[ 11 ]}
• Los miembros del equipo pueden ser estudiantes de pregrado o posgrado y los equipos también pueden incluir estudiantes de secundaria ^{[ 11 ].}
• Los estudiantes deben estar inscritos en al menos un curso de medio tiempo que otorgue un título o un diploma de escuela secundaria. ^{[ 11 ]}
• Los estudiantes de varias universidades pueden competir en el mismo equipo, y una sola universidad puede presentar varios equipos, siempre que no haya superposición entre los miembros del equipo, el presupuesto o el equipamiento. ^{[ 11 ]}