Underwater robot to explore Jupiter’s moon

A Danish team has been selected to compete next week in the 2016 MATE international ROV competition at NASA’s headquarters in Houston. The robot can search for possible life on Jupiter’s moon Europa.

2016.06.17 | Kim Harel

A team of Aarhus University engineering students has built a robot that can search for possible life on Jupiter’s moon Europa. They have now succeeded in being selected to compete next week in the 2016 MATE international ROV competition hosted by NASA in Houston. (Photo: Colourbox)

Pictured here is the team behind TOSCE. Following their competition achievements, they hope to sign a collaborative contract with NASA. (Photo: Lasse Thorfinn Jagd)

The underwater robot has been on a diet in recent weeks and has lost three kilos. This means a considerable reduction in expenses for rocket fuel. (Photo: Lasse Thorfinn Jagd)

Six engineering students from Aarhus University will represent Denmark next week in the prestigious international competition with their technologically advanced ROV (remotely operated vehicle) TOSCE.

The robot took several years to build in the laboratory and is now ready to compete against the rest of the world’s elite robots.

The final round of the competition takes place next week at NASA’s headquarters in Houston, where only 39 teams out of more than 600 entries from all over the world have been selected on the basis of technical reports and video documentation.

Read more (in Danish only) below. For contact details in English, go to the bottom of the page.

”Mange af de andre deltagere er fra prestigefyldte universiteter. De har enorme budgetter og op til 20-30 studerende på projektet. Vi er seks mand og et lille budget, men til gengæld har vi fundet frem til en ret unik løsning omkring robottens manøvreringssystem, som jeg vil mene, giver os en reel vinderchance,” siger Lasse Thorfinn Jagd, ingeniørstuderende, Aarhus Universitet.

De vindende hold får en samarbejdskontrakt med NASA og skal derefter deltage aktivt i arbejdet med at bygge en undervandsrobot til historiens første planlagte mission til Jupiters måne Europa i 2022.

Det ydre tæller i rummet
Europa er dækket af is, og under isen formoder forskere, at der er et hav af saltvand. NASAs 2022-mission skal undersøge, om der er liv i havet ved at sende en undervandsrobot ned igennem den tykke is.

Derfor skal robotten til konkurrencen demonstrere, at den kan løse en række specifikke opgaver. Blandt andet skal den kunne fragte udstyr, tage prøver, fotografere points-of-interest og bygge en sensorstation under vand. Den skal også kunne måle temperatur og tryk med henblik på at kortlægge isens tykkelse og identificere eventuelle undervandsvulkaner.

Samtidig skal robotten være både let og smal. Den må veje maksimalt 17 kilo og have en længde på maksimalt 58 cm på den længste diagonal af hensyn til de meget store brændstofudgifter og aerodynamiske principper, der er forbundet med at sende den på rumfart.

Og netop disse ydre ”skønhedskriterier” er en af de helt store ingeniørmæssige udfordringer, forklarer Peter Blæsild Danielsen, ingeniørstuderende, Aarhus Universitet:

”Det er en ekstremt avanceret dimensioneringsopgave at udstyre robotten med værktøjer til at klare alle opgaverne uden at den bliver tung. Vi har brugt mange resurser på topologioptimering for at finde et perfekt match mellem robottens kræfter, dens vægt og omfang samt dens evne til at bevæge sig og bremse præcist.”

Otte motorer og en hemmelig algoritme giver vinderchancer
Den danske undervandsrobot har form som en mindre kuffert i letvægtsmaterialer med otte propelmotorer placeret i en nøje beregnet vinkel for at sikre fuld manøvredygtighed i alle retninger.

Den er udstyret med 3D-printede arme med multifunktionsgribere samt et avanceret rotationssystem, der gør det muligt for den at udføre motorisk krævende opgaver med stor præcision. Den har også fået monteret et sæt stereokameraøjne, som giver den dybdesyn under vand og dermed optimale muligheder for at afstandsbedømme.

Sidst, men ikke mindst, har de studerende udviklet en algoritme som meget vel kan bringe dem frem i vinderfeltet:

”Robotten er selvstabiliserende under vand, og det gør den helt unik. Det betyder, at den kan placere sig I fast position på trods af bølger og undervandsstrømme. Den kan også holde den samme vinkel i fremdriften, selv hvis den har tung last eller meget modstrøm, og det giver den enestående navigationsegenskaber og dermed også gode vinderchancer,” siger Claus Melvad, som er adjunkt ved Aarhus Universitet og har mange års erfaring med udvikling af undervandsrobotter.

Forberedt til rumeventyr
Undervandsrobotten skal gennemføre i alt 17 opgaver i løbet af konkurrencedagene i et gigantisk testbassin med 28 millioner liter vand. Selv om det ikke helt svarer til forholdene på Europa, så er det en god test for det eventuelle videre udviklingssamarbejde med NASA.

”Det er klart, at hvis robotten skal ud i rummet, så skal den bygges af materialer, der kan klare meget større trykbelastning, og den skal enten kunne fjernstyres fra jorden eller fungere autonomt. Men vores idéer, beregninger og teknologiske principper er de samme,” siger Lasse Thorfinn Jagd.

Følg med i konkurrencen live fra NASAs hovedkvarter fra torsdag d. 23. juni

https://robotics.nasa.gov/events/mate_stream.php

 

For more information, please contact

Mechanical Engineering student Lasse Thorfinn Jagd
Aarhus University School of Engineering
+45 6136 4112
lt@jagd@gmail.com

Assistant Professor Claus Melvad
Aarhus University School of Engineering
+45 2324 4761
cme@ase.au.dk

 

 

AU Engineering