国际太空站实验:机器人深入火星环境 带你实现宇宙探索[Migage]

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八月底,一位来自国际太空站的宇航员进行了一场公开实验:远程操控人形机器人,探测并修复位于“火星”的太阳场。所谓“火星”,其实是模拟火星环境建立的一个空间:铁锈色的地面、墙壁和窗帘,此模拟空间处在德国航空航天中心,位于慕尼黑附近的奥博珀法芬霍芬。

本次实验的机器人叫做Rollin’Justin,操作人是国际太空站欧洲太空总署的意大利宇航员Paolo Nespoli。在Nespoli的命令下,Rollin’Justin随之完成移动、导航、静止、修复等一系列任务。Nespoli使用的并不是直接的远程操作,而是用一台平板电脑来发送高级指令。在其中一项任务中,Nespoli使用平板来让Rollin’Justin到达某个位置,并让它从不同角度拍照。另一项任务则指引Rollin’Justin抓取一根电缆,并把它连接到数据端口上。

机器人学家将这种“平板电脑发送高级指令”的方法叫做“监控自主”方法,并认为这种方法相比完全自主方法(机器人可以随心所欲做任何事)和直接远程操作方法(宇航员需要控制机器人的每一个动作),有着不可比拟的优势。监控自主能够处理难以预计的错误和限制,比如交流滞后等。在这种方法下,宇航员变成了机器人的监护人,如果机器人在处理问题时遇到困难,人类则能马上伸出援助之手,帮它顺利完成任务。

来自德国航空航天中心的Neal Y. Lii博士是本次试验的首席研究员,他表示:

这种概念依赖机器人智能,也就是机器人思考、计划任务的能力。它提供了触觉上的反馈和视觉上的随动控制,减少了操作人认知上的局限,并缓解了沉浸式远程操作系统带来的压力。同时,机器人智能会让机器人一直处于一种安全的状态之中,所以它会安静地等待宇航员的指令和反馈。

本次试验叫做SUPVIS Justin,是欧洲航天局多目的端对端机器人操作网络项目(METERON project)的一部分,其目的是开发能够探测行星的先进人形机器人,来助力未来的宇宙探索任务。比如,如果人们决定探测火星,那么他们便需要在火星表面建立栖息地和其他基础设施,这时候,机器人便能帮上大忙了。在降落之前,宇航员可以让机器人先到火星表面建立必需的基础设施,待设施建立好了,宇航员才降落到火星表面。欧洲航天局和NASA一致认为这是让人类上火星的唯一现实的方法。

在本次试验中,宇航员Nespoli共进行了两种任务操作。其一是让机器人监测并重新启动太阳能电池板单元,另一个则让机器人进行系统软件升级操作。

Nespoli顺利且高效地完成了上述两种任务操作,并邀请了两位NASA宇航员Jack Fischer和Randy Bresnik参与实验。虽然两位宇航员对此次实验操作毫无经验,也从未得到相关训练,但他们还是在Nespoli和德国航空航天中心团队其他工作人员的帮助下,顺利完成了任务。

Lii博士表示接下来团队还会安排两次SUPVIS Justin实验,在下一次实验中,团队将会基于本次实验经验,提升平板的用户界面和机器人功能。同时,团队将会逐次增加任务的复杂性和难度,来迅速训练机器人技能。将来,他们还会测试远程操作系统,因为此系统将会带来一个更加“沉浸性”的体验,在某些任务中是非常必要的。

Lii博士表示:

我们的实验让宇航员处在一种监控性的自主环境中,充当协作者的角色。我们的最终目标是建立太空机器人远程操控系统手册,为致力于此领域的科学家们提供指导。

Via:IEEE Spectrum


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