IEEE Spectrum
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Como muchos ingenieros, Sarah Downs dice que sabía que quería seguir una carrera STEM desde joven. Como adolescente, descubrió la robótica a través del equipo de First Lego League de su escuela secundaria en Tulsa, Okla., y se enamoró del campo, dice. Downs participó en el programa internacional de robótica de 2014 a 2016.
Watching PBS specials on NASA Mars rovers Spirit and Opportunity, and seeing the live broadcast of the Curiosity rover launch in 2011, inspired the teen to dream of a career working with NASA.
Ver especiales de PBS sobre los rovers marcianos Spirit y Opportunity de NASA, y ver la transmisión en vivo del lanzamiento del rover Curiosity en 2011, inspiró a la adolescente a soñar con una carrera trabajando con NASA.
Sarah Downs
MEMBER GRADE
Graduate student member
UNIVERSITY Texas A&M University in College Station
MAJOR Electric engineering
Sarah Downs
GRADO DE MEMBRESÍA
Miembro estudiante de posgrado
UNIVERSIDAD Texas A&M University en College Station
CARRERA Ingeniería eléctrica
This year the IEEE graduate student member achieved that dream. For her final project as a master's degree candidate in electrical engineering at the University of Tulsa, she worked on an algorithm in collaboration with NASA and the U.S. Air Force.
Este año, la miembro estudiante de posgrado de IEEE logró ese sueño. Para su proyecto final como candidata a maestría en ingeniería eléctrica en la University of Tulsa, trabajó en un algoritmo en colaboración con NASA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
The algorithm she developed enables a robot assembling satellites in space to insert an antenna into the correct spot, addressing robotics's classic peg-in-hole problem of inserting an object into its corresponding hole.
El algoritmo que desarrolló permite a un robot que ensambla satélites en el espacio insertar una antena en el lugar correcto, abordando el problema clásico de robótica de插入 un objeto en su orificio correspondiente.
Now a Ph.D. student in electrical engineering at Texas A&M University in College Station, Downs is continuing her research on satellite assembly and manipulation "but on a much larger scale," she says.
Ahora como estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica en Texas A&M University en College Station, Downs continúa su investigación sobre ensamblaje y manipulación de satélites "pero a una escala mucho mayor", dice.
Following a childhood passion
Siguiendo una pasión de la infancia
Downs grew up in the Tulsa area. Her father, who died from a heart attack in 2015 when she was 13, was a safety advisor in the oil and gas industry. Her mother stayed home to take care of her brother, who has autism. After her father died, her mother went back to college to earn a bachelor's degree in business so she could support the family.
Downs creció en el área de Tulsa. Su padre, quien murió de un ataque cardíaco en 2015 cuando ella tenía 13 años, era asesor de seguridad en la industria del petróleo y gas. Su madre se quedó en casa para cuidar a su hermano, quien tiene autismo. Después de que su padre murió, su madre volvió a la universidad para obtener una licenciatura en negocios para poder mantener a la familia.
"We didn't have much income, and my mom was always worried about money," Downs says. "That made me more aware of having a successful career, in a monetary sense."
"No teníamos muchos ingresos, y mi mamá siempre estaba preocupada por el dinero", dice Downs. "Eso me hizo más consciente de tener una carrera exitosa, en términos monetarios."
From then on, whenever she considered her future career, having a decent salary to support the family was high on her list.
Desde entonces, cada vez que考虑aba su futura carrera, tener un buen salario para mantener a la familia estaba en lo alto de su lista.
By pursuing a career in robotics, she says, she can follow her passion while obtaining financial security.
Al seguir una carrera en robótica, dice, puede seguir su pasión mientras obtiene seguridad financiera.
In high school, Downs joined the First robotics club, where she found herself drawn to the electrical components used in the machines she and her classmates built.
En la escuela secundaria, Downs se unió al club de robótica First, donde se sintió atraída por los componentes eléctricos utilizados en las máquinas que ella y sus compañeros de clase construían.
During her final two years of high school, she participated in an extension program at Tulsa Tech, a training school. She spent half her day in high school classes and the other half taking engineering courses at the vocational school.
Durante sus últimos dos años de escuela secundaria, participó en un programa de extensión en Tulsa Tech, una escuela de capacitación. Pasaba la mitad del día en clases de escuela secundaria y la otra mitad tomando cursos de ingeniería en la escuela vocacional.
After graduating in 2020, she accepted scholarships to attend the University of Tulsa. She began her freshman year at UTulsa not knowing whether she wanted to major in electrical or mechanical engineering, she says, adding that her love of working with small systems helped her choose EE.
Después de graduarse en 2020, aceptó becas para asistir a la University of Tulsa. Comenzó su primer año en UTulsa sin saber si quería especializarse en ingeniería eléctrica o mecánica, dice, agregando que su amor por trabajar con sistemas pequeños la ayudó a elegir Ingeniería Eléctrica.
For her senior year capstone project, she and two of her classmates designed a lunar lander exhibit for the Tulsa Air and Space Museum. They created an interactive game that simulates missions on lunar and martian surfaces. Four celestial bodies—the moon, Venus, Mars, and Titan—are listed across three computer monitors. Using a game controller, museum visitors can explore the virtual surface of each one. The exhibit is still on display.
Para su proyecto final de capstone del último año, ella y dos de sus compañeros de clase diseñaron una exhibición de módulo de aterrizaje lunar para el Tulsa Air and Space Museum. Crearon un juego interactivo que simula misiones en superficies lunares y marcianas. Cuatro cuerpos celestes—la luna, Venus, Marte y Titán—se enumeran en tres monitores de computadora. Usando un control de videojuegos, los visitantes del museo pueden explorar la superficie virtual de cada uno. La exhibición todavía está en exhibición.
Downs earned her bachelor's degree in electrical engineering in 2024 and continued her education at the university's EE master's degree program.
Downs obtuvo su licenciatura en ingeniería eléctrica en 2024 y continuó su educación en el programa de maestría en EE de la universidad.
Both more and less complicated than people think
Tanto más como menos complicado de lo que la gente piensa
When Downs began her graduate studies, she was supposed to be part of a NASA robotics project for two years. But when a delay in government funding postponed the project's start, she instead spent her first year in the school's Institute for Robotics and Autonomy, then newly launched. Its main focus is developing robots to assist people who have mobility challenges.
Cuando Downs comenzó sus estudios de posgrado, se esperaba que fuera parte de un proyecto de robótica de NASA durante dos años. Pero cuando un retraso en la financiación del gobiernopospuso el inicio del proyecto, en cambio pasó su primer año en el Instituto de Robótica y Autonomía de la escuela, recién lanzado entonces. Su enfoque principal es desarrollar robots para ayudar a personas que tienen desafíos de movilidad.
Inspired by her grandmother, who was wheelchair-bound due to severe arthritis, Downs developed a robotic arm that helps older people and wheelchair users live independently. The arm was able to identify and place objects in the appropriate locations inside the home, such as unloading certain groceries from a shopping bag and placing them on a shelf or in separate containers.
Inspirada por su abuela, quien estaba confinada a una silla de ruedas debido a artritis severa, Downs desarrolló un brazo robótico que ayuda a las personas mayores y los usuarios de sillas de ruedas a vivir de manera independiente. El brazo podía identificar y colocar objetos en las ubicaciones apropiadas dentro del hogar, como descargar ciertos comestibles de una bolsa de compras y colocarlos en un estante o en contenedores separados.
Before the start of her sophomore year in 2025, the NASA project finally secured government funding. She developed a robot that achieves the peg-in-hole task without using any vision systems. Typically, cameras help guide robots' satellite-assembly work. But in the harsh, remote environment of outer space, cameras might malfunction or encounter delays.
Antes del inicio de su segundo año en 2025, el proyecto de NASA finalmente aseguró financiación del gobierno. Desarrolló un robot que logra la tarea de插入 sin usar ningún sistema de visión. Típicamente, las cámaras ayudan a guiar el trabajo de ensamblaje de satélites de los robots. Pero en el ambiente hostil y remoto del espacio exterior, las cámaras podrían funcionar mal o encontrar retrasos.
"Don't stop asking questions. Especially in engineering, don't pretend like you know everything, because science is about constantly wanting to learn and listen."
"No dejes de hacer preguntas. Especialmente en ingeniería, no finjas que lo sabes todo, porque la ciencia se trata de querer constantemente aprender y escuchar".
Rather than using cameras, Downs's robotic arm deploys a force-based insertion process to sense position and orientation of objects in the arm's environment. The robot loosely grips an antenna and, with a torque sensor on its gripper, "feels" the force feedback of where the satellite and antenna are in relation to each other. The robot then guides the antenna assembly into a target opening on its satellite and maintains the position during adhesion.
En lugar de usar cámaras, el brazo robótico de Downs despliega un proceso de inserción basado en fuerza para detectar la posición y orientación de objetos en el entorno del brazo. El robot agarra ligeramente una antena y, con un sensor de torque en su agarre, "siente" la retroalimentación de fuerza de dónde están el satélite y la antena en relación entre sí. El robot luego guía el ensamblaje de la antena hacia una abertura objetivo en su satélite y mantiene la posición durante la adhesión.
Adding to the complexity, the robot performs its task in zero gravity.
Agregando a la complejidad, el robot realiza su tarea en gravedad cero.
"Without gravity, you now have to consider the arm's reaction torques on the satellite to avoid flinging it into space," Downs says. Any motion from the arm during the insertion process, especially from increased forces, could cause the satellite to continue movement in that direction.
"Sin gravedad, ahora tienes que considerar los torques de reacción del brazo sobre el satélite para evitar lanzarlo al espacio", dice Downs. Cualquier movimiento del brazo durante el proceso de inserción, especialmente de fuerzas aumentadas, podría causar que el satélite continúe el movimiento en esa dirección.
To combat that, Downs is performing calculations for the project to direct targeted reverse thrusts and counter the force of the robot's motions.
Para combatir eso, Downs está realizando cálculos para el proyecto para dirigir empujes inversos específicos y contrarrestar la fuerza de los movimientos del robot.
Her graduate project captures the simple yet complex nature of robotics that she finds fascinating, she says.
Su proyecto de posgrado captura la naturaleza simple yet complex de la robótica que ella encuentra fascinante, dice.
"I think robots are both more and also less complicated than people think," she says. "Really, all you need to start programming a robot is its Denavit-Hartenberg parameters, and you can do a lot with that," she says, referencing the four values used to describe the position and orientation of a robotic arm and manipulators. Even with different grippers and degrees of freedom, "fundamentally, all robot manipulators start there," she says.
"Creo que los robots son tanto más como también menos complicados de lo que la gente piensa", dice. "Realmente, todo lo que necesitas para comenzar a programar un robot son sus parámetros de Denavit-Hartenberg, y puedes hacer mucho con eso", dice, riferenciando los cuatro valores utilizados para describir la posición y orientación de un brazo robótico y manipuladores. Incluso con diferentes agarradores y grados de libertad, "fundamentalmente, todos los manipuladores robóticos comienzan ahí", dice.
"But," she adds, "we're still learning so much about how robots interact with their environment. Even something simple to us, like manipulating a pen, is still incredibly complex for robots."
"Pero", agrega, "todavía estamos aprendiendo tanto sobre cómo los robots interactúan con su entorno. Incluso algo simple para nosotros, como manipular un bolígrafo, todavía es increíblemente complejo para los robots".
Downs is completing her doctoral thesis in the Robotic Space Simulator project at Texas A&M's Robotics and Automation Design (RAD) Lab, which specializes in developing machines that can survive in extreme environments. It collaborates with NASA.
Downs está completando su tesis doctoral en el proyecto de Simulador Espacial Robótico en el Robotics and Automation Design (RAD) Lab de Texas A&M, que se especializa en desarrollar máquinas que pueden sobrevivir en ambientes extremos. Colabora con NASA.
Her thesis advisor is Robert Ambrose, a NASA veteran who launched the RAD Lab in 2022. The IEEE member is set to serve as associate director of the school's Space Institute, due to open this year in Houston. The research facility is being built next to the Johnson Space Center.
Su asesor de tesis es Robert Ambrose, un veterano de NASA que lanzó el RAD Lab en 2022. La miembro de IEEE está lista para servir como directora asociada del Instituto Espacial de la escuela, que se inaugurará este año en Houston. La instalación de investigación se está construyendo junto al Johnson Space Center.
After earning her Ph.D., Downs says, she hopes to one day work for NASA, developing rovers that collect samples from Mars or robotic arms that perform tasks on space stations.
Después de obtener su Ph.D., Downs dice que espera algún día trabajar para NASA, desarrollando rovers que recolectan muestras de Marte o brazos robóticos que realizan tareas en estaciones espaciales.
To learn more about robots, check out IEEE Spectrum's guide.
Para aprender más sobre robots, consulta la guía de IEEE Spectrum.
Getting out of the engineering bubble
Salir de la burbuja de ingeniería
Downs joined IEEE in 2020 as a freshman at UTulsa to get more involved in electrical engineering events on campus. At the time, the COVID-19 pandemic kept clubs and organizations from meeting in person.
Downs se unió a IEEE en 2020 como estudiante de primer año en UTulsa para involucrarse más en eventos de ingeniería eléctrica en el campus. En ese momento, la pandemia de COVID-19 impedía que los clubes y organizaciones se reunieran en persona.
She was active in her school's IEEE student branch and was elected as its 2022–2024 president. Under her leadership, the branch went from having a few events to hosting one every two weeks.
Fue activa en la rama estudiantil de IEEE de su escuela y fue elegida como su presidenta 2022–2024. Bajo su liderazgo, la rama pasó de tener algunos eventos a organizar uno cada dos semanas.
They included lunch-and-learn sessions and dinners that connected students with professional engineers and the university's alumni. Downs also organized hands-on workshops on soldering, 3D printing, CAD modeling, and résumé-building.
Estos incluían sesiones de almuerzo y aprendizaje y cenas que conectaban estudiantes con ingenieros profesionales y exalumnos de la universidad. Downs también organizó talleres prácticos sobre soldadura, impresión 3D, modelado CAD y construcción de currículum.
Her efforts helped increase the branch's executive board membership from roughly five students to 25 in 2023. The same year, her soldering workshop attracted about 80 students.
Sus esfuerzos ayudaron a aumentar la membresía de la junta ejecutiva de la rama de aproximadamente cinco estudiantes a 25 en 2023. Ese mismo año, su taller de soldadura atrajo aproximadamente 80 estudiantes.
She says she enjoyed working with IEEE, especially "engaging with alumni and learning from engineers."
Dice que disfrutó trabajar con IEEE, especialmente "conectarse con exalumnos y aprender de ingenieros".
IEEE is a great resource for networking opportunities, she says, noting that "during the COVID-19 pandemic, engineering students stayed in their bubbles." IEEE events helped the students make connections that could serve them well, she says.
IEEE es un gran recurso para oportunidades de networking, dice, señalando que "durante la pandemia de COVID-19, los estudiantes de ingeniería se quedaron en sus burbujas". Los eventos de IEEE ayudaron a los estudiantes a hacer conexiones que podrían servirles bien, dice.
"Networking is very important, especially in today's tough job market," she says. "It's a lot about who you know and how people observe your work ethic."
"El networking es muy importante, especialmente en el mercado laboral difícil de hoy", dice. "Se trata mucho de quién conoces y cómo la gente observa tu ética de trabajo".
Downs, who now serves as an IEEE graduate advisor for UTulsa's student branch, says she has seen firsthand how the school's student branch network has benefited its student members.
Downs, quien ahora sirve como asesora de posgrado de IEEE para la rama estudiantil de UTulsa, dice que ha visto de primera mano cómo la red de la rama estudiantil de la escuela ha beneficiado a sus miembros estudiantes.
"A lot of them have found jobs" because of IEEE, she says.
"Muchos de ellos han encontrado trabajos" gracias a IEEE, dice.
The working and networking of an engineer
El trabajo y networking de un ingeniero
As the IEEE graduate advisor for UTulsa's student branch, Downs noticed that many engineering undergraduates finish college without any hands-on experience, whether it be a project or an internship.
Como asesora de posgrado de IEEE para la rama estudiantil de UTulsa, Downs notó que muchos estudiantes de pregrado de ingeniería terminan la universidad sin ninguna experiencia práctica, ya sea un proyecto o una pasantía.
"Their résumés are very sparse, and they have no proof of their technical skills," she says. She herself completed a facilities engineering internship at Tulsa International Airport's American Airlines maintenance facility after her sophomore year of college. And she was an electrical engineering intern at Flight Safety International outside Tulsa after her junior year and after she graduated. The company designs, builds, and maintains its own flight simulators.
"Su currículum es muy escaso, y no tienen prueba de sus habilidades técnicas", dice. Ella misma completó una pasantía de ingeniería de instalaciones en la instalación de mantenimiento de American Airlines del Aeropuerto Internacional de Tulsa después de
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IEEE Spectrum
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Video Viernes es tu selección semanal de increíbles videos de robótica, recopilados por tus amigos de IEEE Spectrum robotics. También publicamos un calendario semanal de próximos eventos de robótica para los próximos meses. Por favor, envíenos sus eventos para inclusión.Curso de Verano sobre Sistemas Multi-Robot: 29 julio–4 agosto de 2026, PRAGAActuate 2026: 18–19 de agosto de 2026, SAN FRANCISCOIROS 2026: 27 de septiembre–1 de octubre de 2026, PITTSBURGHHumanoids Summit Seúl: 22–23 de septiembre de 2026, SEÚL¡Disfruten los videos de hoy! En este trabajo, presentamos una evaluación sistemática de la tecnología humanoide contemporánea para tareas quirúrgicas laparoscópicas. Desarrollamos un marco de teleoperación laparoscópica basado en humanoides utilizando instrumentos de propósito general y evaluamos sus capacidades mediante caracterización en banco de pruebas, estudios de usuarios en laboratorio seco que abarcan diversos niveles de experiencia quirúrgica y estudios porcinos in vivo. En estas evaluaciones, cuantificamos la viabilidad técnica, el rendimiento de tareas y la preparación clínica en relación con plataformas quirúrgicas establecidas. Juntos, nuestro estudio proporciona una evaluación basada en evidencia de las capacidades y limitaciones actuales de los humanoides para aplicaciones quirúrgicas, destacando tanto su promesa como los desafíos técnicos clave que deben abordarse antes del despliegue clínico.[ UC San Diego ]¡Gracias, Ioana!Hoy previsualizamos ACT-2, el primer modelo de robótica en lograr confiabilidad al unificar amplia generalización con alto rendimiento.Domingo también tiene este video de 3 horas (!) de Memo doblando ropa en "entornos nunca vistos". Simplemente no preguntemos, porque casi seguramente no queremos saberlo. [ Sunday Robotics ]Spot no es el primer cuadrúpedo en probar sus piernas para la entrega de paquetes en los últimos metros, pero el desafío no son realmente esos últimos metros—va a ser no volver loco al compañero humano, supongo.[ Boston Dynamics ]La locomoción cuadrúpeda en entornos complejos requiere múltiples habilidades motoras, transiciones de marcha estables y control perceptivo sobre un amplio rango de velocidades. APT-RL (Action Pretrained Transformer-based Reinforcement Learning) es un marco unificado para locomoción de alta velocidad y multi-habilidad. Una única política selecciona y transiciona entre marchas y habilidades motoras utilizando solo percepción y computación a bordo. En experimentos del mundo real, KAIST HOUND atravesó escaleras, vallas, piedras de paso, huecos y ramas caídas. Alcanzó una velocidad máxima instantánea de 4.25 metros por segundo mientras atravesaba un escalón de 60 centímetros y 6 m/s durante una transición de descenso en una escalera de tres escalones.[ KAIST DRCD Lab ]Tendremos mucho más sobre esto la próxima semana.[ Walden Robotics ]Hoy presentamos Lumo-2, nuestro modelo de mundo-acción latente de próxima generación para aprendizaje robótico encarnado generalista.[ Astribot ]Tras la primera presentación en vivo de su tipo de Atlas en la Copa Mundial de la FIFA 2026, conversamos con Seth Davis, gerente senior de programas, para aprender cómo se armó esta demostración y qué se necesita para tener éxito en el campo (y en la cancha).[ Boston Dynamics ]Sin teleoperación. Sin cortes. Toma larga. Una de las pocas demostraciones completas del mundo de manipulación móvil de largo horizonte, acercando un paso más a nosotros a los robots humanoides totalmente autónomos.[ LimX ]¡Gracias, Jinyan!Impresionante. Pero consíguete un trabajo.[ MagicLab ]Vimos algunas imágenes de esto la semana pasada, pero aquí hay un video mucho mejor.Las aves buceadoras con alas impulsadas baten sus alas para moverse a través del aire y el agua, sin embargo, la morfología y cinemática de las alas que permiten este comportamiento siguen siendo poco comprendidas debido a la dificultad de recopilar datos in situ. El impacto de la frecuencia de batido, el tamaño de las alas y la rigidez sobre la locomoción en—y la transición entre—los dos medios siguen siendo desconocidos. Comparamos datos de aves buceadoras con experimentos utilizando un robot de alas batientes capaz de volar, nadar, zambullida en picada y salir del agua. Demostramos que la adaptación de frecuencia, las alas flexibles y la actuación potente permiten transiciones fluidas sin plegar alas o patas, que las alas grandes mejoran el vuelo sin reducir sustancialmente la eficiencia bajo el agua, y que la distancia cola-cuerpo y el ángulo de salida afectan la salida del agua. Estos resultados aclaran cómo las aves (y los robots) equilibran las restricciones de locomoción en múltiples fluidos.[ EPFL LIS ]