Mars S ci ence enc e Laborat Labor ator ory y En septiembre del 2006 la oficina central de la NASA aprobó su lanzamiento proyectado para el año 2009. Varios ingenieros del JPL (Laboratorio de Propulsión a Chorro) , quienes trabajan en el proyecto, afirman que el diseño del rover usado será el que regirá en futuras misiones, a partir de su lanzamiento en el 2009. En octubre de 2008, el Congreso de los Estados Unidos llegó a amenazar con la cancelación de la misión debido a unos sobrecostes del 30 % .8 Sin embargo, el desarrollo de la misión continuará 9 Finalmente el Curiosity fue lanzado el 26 de noviembre de 2011 y aterrizó en Marte el 6 de agosto de 2012.El coste total de la operación fue de 2.600 millones de dólares con una previsi ón de vida útil de 23 meses. Su control se realiza desde la tierra y la velocidad del rover es de 130 metros a la hora.
2.1.1Funcionamiento El principal objetivo MSL tiene cuatro objetivos: Determinar si existió vida alguna vez en Marte, caracterizar el clima de Marte, determinar su geología y prepararse para la exploración humana de Marte. Para contribuir a estos cuatro objetivos científicos y conocer el objetivo principal (establecer la habitabilidad de Marte) el MSL tiene ocho cometidos: Evaluación de los procesos biológicos: 1.º Determinar la naturaleza y clasificación de los componentes orgánicos del carbono. 2.º Hacer un inventario de los principales componentes vida: carbono, vida: carbono, hidrógeno, hidrógeno, nitrógeno, nitrógeno, oxígeno, oxígeno, fósforo fósforo y azufre.
que
permiten
3.º Identificar las características que representan los efectos de los procesos biológicos.
Diagrama esquemático del rover con con sus componentes planeados.
Objetivos geológicos y geoquímicos: 4.º Investigar la composición química, isotópica química, isotópica y mineral de la superficie marciana. 5.º Interpretar el proceso de formación y erosión de las rocas y del suelo. Evaluación de los procesos planetarios: 6.º Evaluar la escala de tiempo de los procesos de evolución atmosféricos.
la
7.º Determinar el estado presente, los ciclos y distribución del agua y del dióxido de carbono. Evaluación de la radiación en superficie: 8.º Caracterizar el espectro de radiación de la cósmica, erupciones solares y neutronessecundarios.
superficie,
incluyendo radiación
Se esperaba que el vehículo rover tuviera un peso de 899 kilogramos incluyendo 80 kilogramos en instrumentos y equipo de análisis científico, en comparación a los usados en la Mars Exploration Rover cuyo peso es de 185 kg, incluyendo 5 kg de equipo en instrumental científico. Con una longitud de 2,7 m la misión MSL será capaz de superar obstáculos de una altura de 75 cm y la velocidad máxima de desplazamiento sobre terreno está estimada en 90 metros/hora con navegación automática, sin embargo se espera que la velocidad promedio de desplazamiento sea de 30 metros/hora considerando variables como dificultad del terreno, deslizamiento y visibilidad. Las expectativas contemplan que el vehículo recorra un mínimo de 19 km durante dos años terrestres.
Fuente de energía El Mars Science Laboratory utiliza un "Generador termoeléctrico de radioisótopos" (RTG) fabricado por Boeing; este generador consiste en una cápsula que contiene radioisótopos de plutonio-238 y el calor generado por éste es convertido en electricidad por medio de un termopar ,11 produciendo así 2.5 kilovatios-hora por día.12 Aunque la misión estaba programada para durar aproximadamente dos años, el generador RTG tendrá una vida mínima de catorce años.
Carga útil de instrumentos propuesta Actualmente se han elegido 12 instrumentos para el desarrollo de la misión: El Curiosity en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California, meses antes de ser enviado a Marte
Curiosity en el análisis de composición de mineral con el ChemCam láser (representación artística).
Aterrizaje del Curiosity (representación artística).
Cámaras (MastCam, MAHLI, MARDI, Hazcams, Navcams) Todas las cámaras han sido desarrolladas por Malin Space Science Systems ; todas comparten un diseño común en cuanto a componentes tales como dispositivos para el procesamiento instantáneo de imágenes, y sensores CCD de 1600 X 1200 MastCam: Este sistema proporciona imágenes en múltiples espectros y en color real a través de cámaras con visión estereoscópica (tridimensional). Las tomas en color real son de 1200 x 1200 pixeles y a una velocidad de 10 cuadros por segundo, en un formato de video de alta definición de 1280 x 720. En contraste con la cámara panorámica usada en la misión MER la cual solo puede generar imágenes de 1024 x 1024 en blanco y negro. La rueda con los filtros, diseñada para la toma de imágenes en distintos espectros, usada en la misión MER, también será utilizada en la MastCam. Mars Hand Lens Imager (MAHLI): Este sistema consiste en una cámara montada en un brazo robótico del rover , y se usará para obtener tomas microscópicas de las rocas y suelo marciano, del mismo modo que el MI usado en la MER, aunque a diferencia de este, será capaz de tomar imágenes en color verdadero de 1600 x 1200 pixeles y con una resolución de 12.5 micrómetros por pixel. MAHLI tiene iluminación a base de leds en luz blanca y ultravioleta para la toma de imágenes en la oscuridad o fluorescentes. MAHLI tiene enfoque mecánico en un rango de infinito a distancias milimétricas. MSL Mars Descent Imager (MARDI): Durante el descenso a la superficie marciana MARDI será capaz de lograr tomas de imágenes en color de 1600 x 1200 pixeles comenzando a una distancia de 3.7 kilómetros hasta los 5 metros de altura respecto del suelo. El manejo de imágenes a través de MARDI permitirá hacer un mapeo del terreno circundante y del sitio de aterrizaje. El 16 de septiembre del 2007 la NASA anunció que MARDI no sería incluido en la misión debido a problemas de fondos económicos .13 MARDI fue subsecuentemente reafirmado, después de que la Malin Space Science Systems aceptó que no habría costos adicionales a la NASA para su inclusión.14MARDI tomará imágenes a razón de 5 cuadros por segundo durante cerca de 2 minutos, en el descenso.15 Hazard Avoidance Cameras (Hazcams): En el MSL se utilizarán cuatro pares de cámaras de navegación en blanco y negro situadas en la parte delantera, izquierda, derecha y trasera del vehículo. Las cámaras de evasión de riesgos (también llamado Hazcams) se utilizan para la prevención de riesgos en las unidades del rover y para la colocación segura del brazo robótico en las rocas y en los suelos. Las cámaras se utilizan para captar la luz visible en tres dimensiones (3-D) de las imágenes. Las cámaras tienen unos 120 grados de campo de visión y un mapa del terreno de hasta 3 metros (10 pies) en frente del vehículo. Estas imágenes de
salvaguarda sirven para que el vehículo no choque inadvertidamente contra obstáculos inesperados, y trabaja en conjunto con el software que permite que el rover se desplace con seguridad. Navigation Cameras (Navcams): El MSL utiliza dos pares de cámaras de navegación en blanco y negro montadas sobre el mástil de apoyo para la navegación del suelo. Las cámaras se utilizan para captar la luz visible en tres dimensiones (3-D) de imágenes. Las cámaras tienen unos 45 grados de campo de visión.
Espectrómetros ChemCam: ChemCam es un sistema de espectroscopia de colapso inducida por rayo láser (LIBS -siglas en inglés), el cual puede apuntar a una roca a una distancia de 13 metros, vaporizando una pequeña cantidad de los minerales subyacentes en ella y recogiendo el espectro de luz emitida por la roca vaporizada usando una cámara con una resolu ción angular de 80 microradianes. Está siendo desarrollada por el Laboratorio Nacional de Los Álamos y el laboratorio francés CESR (a cargo del rayo láser). Utiliza un rayo láser infrarrojo con una longitud de onda de 1067 nanómetros y un pulso de 5 nanosegundos, que enfocará en un punto de 1 GW/cm2, depositando 30 mJ (milijulios) de energía. La detección se logrará entre los 240 y los 800 nanómetros.161718 En octubre del 2007 la NASA anunció que se detenía el desarrollo del dispositivo debido a que el costo había llegado a un 70 % del costo proyectado y se terminaría solo con el dinero ya proporcionado.19 El Laboratorio Nacional de Los Álamos afirmó que el sobrecosto se debió a los requerimientos impuestos por la misión del rover y el ahorro en costos era mínimo debido a que el dinero provenía de la CNES francesa .20 Espectrómetro de rayos X por radiación alfa (APXS): Este dispositivo irradiará muestras con partículas alfa y permitirá su análisis a partir del espectro generado por los rayos X reemitidos. Está siendo desarrollado por La Agencia Espacial Canadiense, para determinar la composición elemental de muestras. El sistema APXS es una forma de PIXE. Instrumentos similares fueron incluidos en la misión Mars Pathfinder y en la Mars Exploration Rovers.21
Curiosity durante el descenso, fotografiado por la HiRISE.
CheMin: Chemin es la abreviación usada para el Instrumento de análisis químico y mineralógico a través de la difracción y fluorescencia de rayos X, el cual cuantifica y analiza la estructura de los minerales contenidos en una muestra. Es desarrollado por el doctor David Blake en el NASA Ames Research Center y el NASA Jet Propulsion Laborator y22 Análisis de muestras en Marte (SAM): El instrumento así denominado, analizará muestras sólidas y gaseosas en búsqueda de compuestos orgánicos. Está siendo desarrollado por el Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA y el Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) (Laboratorio Inter-Universitario de Sistemas Atmosféricos).
SAM consiste en un sistema de manipulación de muestras con 74 copas las cuales pueden ser calentadas a una temperatura de 1000 °C para enriquecer y derivar moléculas orgánicas de la muestra misma. El espectrómetro de cromatografía de gases es un espectrómetro cuadripolar con una rango de masa Dalton de 2-235 el cual obtiene información a través de las seis columnas cromatográficas de gases. El espectrómetro láser ajustable es capaz de medir radios de isótopos de carbono y oxígeno en el dióxido de carbono.
Detectores de radiación Detector por evaluación de radiación (RAD): Este instrumento analizará toda la gama e intensidad de radiación espacial y radiación solar que recibe la superficie de Marte, con el objetivo de diseñar protección contra la radiación para exploradores humanos. Este instrumento está financiado por la NASA y desarrollado por la universidad Southwest Research Institute (SwRI) en EE.UU. y la universidad alemana Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.
Primera imagen enviada por el rover , mostrando una de sus ruedas.
Albedo dinámico de neutrones (DAN): DAN es una fuente pulsante de neutrones, la cual será utilizada para medir la concentración de hidrógeno o agua bajo la superficie cercana. Este instrumento es proporcionado por la Agencia Espacial Federal Rusa.
Sensores medioambientales Estación de supervisión ambiental rover (REMS): Esta es una estación meteorológica que medirá la presión atmosférica, humedad, dirección y fuerza del viento, así como la temperatura ambiental y los niveles de radiación ultravioleta. El desarrollo del equipo ha sido liderado por el Centro de Astrobiología con el apoyo del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial y el Ministerio de Educación y Ciencia, el Ministerio de Defensa a través del Nacional de Técnica Aeroespacial de España y con la colaboración de Finnish Metereological Institute. Son cuatro componentes con seis sensores. Los sensores denominados Boom1 y Boom2 (botalón1 y botalón2) están situados en el mástil. El sensor ultravioleta (UVS) está en la cubierta superior y dentro del cuerpo del rover está la unidad de control (ICU). El 21 de agosto de 2012 uno de los medidores de velocidad del viento integrados en uno de los sensores Boom, dejó de funcionar, enviando datos erróneos. Usando el otro sensor de
velocidad de viento integrado en el otro Boom del mástil y extrapolando datos del averiado, se puede continuar con la medición del viento en Marte. Una investigación posterior sobre las causas del fallo propone que una piedra proyectada fue lo que dañó el instrumento durante el aterrizaje sobre Marte .23 Instrumentación para el ingreso, descenso y aterrizaje (MEDLI)
El objetivo del módulo MEDLI es medir la densidad de la atmósfera exterior, así como la temperatura y función del escudo térmico de la sonda durante su ingreso a la atmósfera marciana. Los datos obtenidos serán utilizados para entender y describir mejor la atmósfera marciana y ajustar los márgenes de diseño y procedimientos de entrada requeridos para las sondas futuras.
2.2Contenido del código y sus partes 2.2.1 partes
Descripción del sensor ultrasónico hc-SR04 El HC-SR04 es un sensor de distancias por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 2 a 450 cm. El sensor funciona por ultrasonidos y contiene toda la electrónica encargada de hacer la medición. Su uso es tan sencillo como enviar el pulso de arranque y medir la anchura del pulso de retorno. De muy pequeño tamaño, el HC-SR04 se destaca por su bajo consumo, gran precisión y bajo precio por lo que esta reemplazando a los sensores polaroid en los robots mas recientes. De fácil uso y programación con las placas de Arduino y microcontroladores. Características
Dimensiones del circuito: 43 x 20 x 17 mm Tensión de alimentación: 5 Vcc Frecuencia de trabajo: 40 KHz
Rango máximo: 4.5 m Rango mínimo: 1.7 cm
Duración mínima del pulso de disparo (nivel TTL): 10 μS. Duración del pulso eco de salida (nivel TTL): 100- 25000 μS.
Tiempo mínimo de espera entre una medida y el inicio de otra 20 mS.
Pines de conexión:
VCC Trig (Disparo del ultrasonido ) Echo (Recepción del ultrasonido) GND Distancia = {(Tiempo entre Trig y el Echo) * (V.Sonido 340 m/s)}/2
Descripción servo SG90 tower pro El servo SG90 Tower Pro un servo miniatura de gran calidad y diminutas dimensiones, además es bastante económico. Funciona con la mayoría de tarjetas electrónicas de control con microcontroladores y además con la mayoría de los sistemas de radio control comerciales. Funciona especialmente bien en aeronaves dadas sus características de torque, tamaño y peso.
El servo SG90 tiene un conector universal tipo “S” que encaja perfectamente en la mayoría de los receptores de radio control incluyendo los Futaba, JR, GWS, Cirrus, Hitec y otros. Los cables en el conector están distribuidos de la siguiente forma: Rojo = Alimentación (+), Cafe = Alimentación (-) o tierra, Orange = Señal PWM. Este tipo de servo es ideal para las primeras experiencias de apre ndizaje y prácticas con servos, ya que sus requerimientos de energía son bastante bajos y se permite alimentarlo con la misma fuente de alimentación que el circuito de control. Por ejemplo, si se conecta a una tarjeta arduino, se puede alimentar durante las pruebas desde el puerto USB de la PC sin mayor problema.
Características de Servo SG90 Tower Pro Dimensiones (L x W xH) = 22.0 x 11.5 x 27 mm (0.86 x 0.45 x 1.0 pulgadas) Peso: 9 gramos Peso con cable y conector: 10.6 gramos Torque a 4.8 volts: 16.7 oz/in o 1.2 kg/cm Voltaje de operación: 4.0 a 7.2 volts Velocidad de giro a 4.8 volts: 0.12 seg / 60 º Conector universal para la mayoría de los receptores de radio control Compatible con tarjetas como Arduino y microcontroladores que funcionan a 5 volts.
Motor reductor plástico 1:220 con llanta Descripción La llanta se inserta en el eje que se encuentra del lado del motorreductor donde se ven los tornillos. Si se inserta del otro lado, la llanta no girará y si se jala el eje se puede salir. Rango de voltaje de alimentación: 3 a 12Vdc. Características a 6Vdc: Torque máximo: 3.6KgF*cm. Velocidad sin carga: 50 RPM. Consumo de corriente sin carga: 180mA. Consumo de corriente atrancado: 800mA. - Dimensiones (L × W × H): 70mm × 22.5mm × 23.00mm - Peso 35g.
Arduino Uno Programador Entrenador Descripción Arduino puede ser utilizado para desarrollar objetos autónomos e interactivos, como prototipos o interactuar con software instalado en el ordenador. Dada su rápida curva de aprendizaje y su precio económico es ideal para educadores, diseñadores y cualquiera interesado en la electrónica y robótica. El compilador necesario para programarlo está disponible de forma gratuita de forma gratuita y legal (licencia GNU) y está disponible para Mac OS X, Windows y Linux. ARDUINO UNO es la versión compatible de su predecesor Duemilanove. Incluye función de autoreset, protección de sobrecargas, conector USB para programarlo,
totalmente montado con componentes miniatura SMD (salvo el microcontrolador). Utliliza una interfaz USB-Serial más veloz basada en microcontrolador ATMEL. características Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basasdo en Wiring, como el lenguaje C) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP). Puedes conectar sensores, botones pantallas LCD, GLCD, servos, palancas, teclados, LEDs, etc. en sus puertos de entrada-salida:
Descripción:
Base de acrílico para Arduino UNO y proto de 400 puntos. Especificaciones:
Material: Acrílico 3 mm Color: Transparente Contenido:
2 Piezas de acrílico 16 Tornillos M3x8 4 Separadores de latón M3x8 4 Separadores de latón M3x20
4 Bases de silicón
Descripción Este cable es ideal para hacer las conexiones dentro y entre las placas universales. Se basa en un cable con un conector en cada extremo ya sea un conector hembra o un macho. Los conectores cuadrados Dupont son perfectos para placas universales ya que hacen una muy buena conexión eléctrica.
Motor Drive Shield L293d Para Arduino
Descripcion Este shield de Adafruit permite controlar motores DC, stepper y servos. Se suministra en formato de KIT para armar. En caso de necesitar el circuito armado y listo para funcionar, se sugiere la versión D000081 del producto. Dispone de 4 puentes H, lo que permite el control de hasta 2 stepper o 4 motores DC. Además, provee conectores para alimentar y controlar hasta 2 servos standard de aeromodelismo. El circuito impreso mantiene el formato standard de Arduino, por lo que puede adosarse directamente sobre el mismo. Los motores, servos y Arduino no están incluidos, debiendo adquirirse por separado.
Características:
2 conectores para servos, cableados al timer dedicado de alta resolución del Arduino, sin problemas de jitter. 4 puentes H: cada chip L293D provee 0.6A por puente (1.2A de pico), con protección térmica y diodos freewheel. Puede alimentar motores de 4.5VDC a 36VDC. Control bi-direccional de hasta 4 motores DC, con selección de velocidad individual de 8 bits (resolución de aproximadamente 0.5%). Hasta dos stepper (unipolar o bipolar), de simple bobina o doble bobina. Resistores de pull-down para mantener las salidas desactivadas durante el reset. Bornes robustos para conectar los motores. Bornera y puente para conexiones separadas de alimentación de potencia y lógica.
Compatible con Arduino Mega 1280 y 2560, Duemilanove, Diecimila, UNO y UNO SMD.
2.2.2 librerías Newping.h : es una librería que calcula la distancia en automático. Afmotor.h: esta librería se utiliza para comunicarse con la
Shield L293d para motores . la librería te ahorra tener que manejar 4 variables , para invertir el gir o del motor , con la Shield L293d manejo 2 variables hacia adelante y hacia atrás .
2.2.3 codigo del arduino
