Contenido
- Interconexión como concepto
- Interconexión en el diseño del Moon Rover de mi equipo
- Mirando el "elefante entero"
Ryan actualmente está estudiando para obtener su maestría en ingeniería de sistemas en la Universidad de Drexel, participando en varias discusiones semanales.
Interconexión como concepto
Como estudiante nuevo en el mundo de la ingeniería de sistemas, las conferencias introductorias me dieron varios conceptos nuevos en los que pensar y, al mismo tiempo, reiteraban los familiares. El tema nuevo más común, con mucho, fue la interconexión de los sistemas. Como ingeniero mecánico, conocí el concepto de diseñar piezas para que funcionen con otras piezas en casi cualquier escenario. Esto me resulta muy familiar.
La ingeniería de sistemas se basa en esa interconexión. No solo las piezas de un sistema funcionan juntas, sino que si una de ellas está expuesta a una determinada condición, también afectará a las otras piezas. Esto es vital para proyectos más grandes y se relaciona muy bien con los aspectos multidisciplinarios de la ingeniería de sistemas. Si una de estas partes está hecha de un material menos que ideal, puede romperse. Esto, a su vez, afecta a las otras piezas y, por lo tanto, se compromete la integridad del sistema en general.
Interconexión en el diseño del Moon Rover de mi equipo
La ingeniería de sistemas es un campo en rápido crecimiento, especialmente cuando se trata de aplicaciones aeroespaciales. Tuve la suerte de participar en una competencia de la NASA en Drexel, en la que mi equipo y yo diseñamos un rover que exploraría los polos de la luna en busca de hielo.
En estas áreas, las temperaturas serían increíblemente bajas y esto afectaría al robot de muchas maneras. Trabajando en movilidad, mis principales prioridades eran el movimiento y la navegación, o cómo superar obstáculos y cómo saber hacia dónde se dirigía el robot. Sin embargo, un diseño de robot típico no funcionaría aquí, ya que las temperaturas impiden que la mayoría de los motores funcionen y, sin el aislamiento adecuado, la fuente de alimentación también se agotaría.
Esto afectó nuestro diseño en términos del material de las ruedas, la ubicación del motor y la función general. Los motores no se podrían colocar en cada rueda, ya que eso requeriría más aislamiento en áreas más grandes, ocupando un espacio precioso y agregando peso. Esto también habría requerido cables a lo largo del vehículo, que también se habrían visto afectados por las temperaturas extremas.
Con esto en mente, tuvimos que diseñar el robot para que tuviera un diseño de tracción trasera, con la fuente de alimentación y los motores ubicados en la parte trasera del rover y un solo eje que controlaría cómo giraban las ruedas delanteras. Esto minimizó el peso, nuestra área de aislamiento y la cantidad de motores que necesitábamos. Desafortunadamente, esto se produjo a costa de la potencia de nuestras ruedas delanteras, pero esto fue algo que aceptamos en nuestra lista de prioridades. Este es un ejemplo de cómo las propiedades y el diseño afectaron las capacidades del rover.
Otro gran ejemplo es el polvo lunar, regolito. El regolito es un polvo muy fino que tiene una ligera carga eléctrica. Esta carga lo atrae al metal y puede llegar a todas partes dentro de un rover. Si se metiera en las articulaciones del robot, sería catastrófico y podría evitar acciones tan básicas como girar.
Si bien diseñamos la mayor parte del robot con materiales no metálicos para evitar esto, hubo ciertas áreas en las que no podíamos sacrificar la resistencia por un material no metálico. Para contrarrestar esto, planeamos incluir algo que produjera un campo eléctrico débil para repeler las partículas más pequeñas y mantener a salvo el resto del rover. Esto requirió que se agregara una capa adicional de protección para los componentes electrónicos a bordo, pero decidimos que esto funcionaría mejor en general.
Mirando el "elefante entero"
Una parábola común para detallar esta interconexión es la historia de los hombres lindos y el elefante. La parábola dice algo así.
Un grupo de ciegos se encuentra con un elefante por primera vez. El primer hombre palpa su trompa sinuosa y afirma estar tocando una serpiente. El segundo toca una pierna robusta y dice que es un árbol. El tercero siente su lado sólido y cree que están tocando una pared. El cuarto agarra la cola y piensa que es una rama. Otro palpa el colmillo y cree que es una lanza, mientras que el último agarra la oreja del elefante y le dice a los demás que es un abanico.
El punto general de la historia es que para ver la totalidad de un sistema, uno debe mirar todos sus componentes y cómo encajan. Especialmente cuando se trata de exploración espacial, los proyectos requieren que los ingenieros analicen el "elefante completo".
En el artículo "Ver el" elefante completo ": el pensamiento sistémico en la evaluación, Srikanth Gopal, el autor, afirma que el campo de la evaluación ha estado tradicionalmente dirigido por una visión reduccionista. En un intento por simplificar sistemas complejos, los ingenieros generalmente deben considerar un factor pequeño y único para que sea lo mejor posible. Sin embargo, esto a veces ignora cómo las piezas funcionan juntas, incluso cuando no están unidas directamente.
Para que el vehículo tenga éxito, incluso algo tan simple como las ruedas debe diseñarse con respecto a casi todo lo demás en el vehículo, como la distribución del peso, las piezas que se extienden, el aislamiento y más. Incluso debe tener en cuenta factores externos como el terreno y la distancia recorrida. La forma en que cada componente del robot trabaja entre sí (es decir, cómo se interconectan las partes) es el factor decisivo entre el éxito y el fracaso.
