Tilbage i november gjorde ESA-astronauten Luca Parmitano historie ved at kommandere over en rover fra den internationale rumstation (ISS). Som en del af Analog-1-eksperimenterne blev denne bedrift muliggjort takket være en "space internet" -kommandoinfrastruktur og en kraft-feedback-kontrolopsætning. Dette gjorde det muligt for Parmitano at fjernbetjene en rover 10.000 km væk (6.200 mi) væk, mens den kredsede om Jorden med en hastighed på 8 km / s (28.800 km / t; 17.900 mph).
Disse eksperimenter, der er en del af ESA's Multi-Purpose End-to-End Robotic Operation Network (METERON) -program, fandt sted i en hangar i Valkenburg i Holland - nær ESA's European Science Research and Technology Center (ESTEC). Den første test, der skete den 18. november, involverede Parmitano at lede rover gennem en forhindringsbane designet til at ligne og føle sig som månens overflade.
Testene validerede det sofistikerede kontrolnetværk såvel som kontrollerne, der giver astronauter følelsen af berøring. I den anden test, der fandt sted den 25. november, involverede roveren navigering gennem et fuldt på simuleret månemiljø, opsamling og opsamling af stenprøver. Denne test vurderede evnen af en fjernbetjent rover til at udføre geologiske undersøgelser af fremmede verdener.
Som ESA-ingeniør Kjetil Wormnes, der leder Analog-1-testkampagnen, sagde i en nylig ESA-pressemeddelelse:
”Forestil dig roboten som Lucas avatar på Jorden, hvilket giver ham både syn og berøring. Det var udstyret med to kameraer - det ene i håndfladen og det andet i en manøvrerbar arm - for at lade Luca og de fjernt beliggende forskere observere miljøet og få et nærbillede på klipperne. ”
Ved hjælp af Sigma 7-kraft-feedback-enheden (som giver brugeren seks frihedsgrader) og et par skærme, ledede Parmitano roveren gennem smalle stier for at nå tre forskellige prøvetagningssteder og vælge klipper til analyse. Hele tiden var et team med geologiske eksperter, der var baseret på det europæiske astronautcenter (EAC) i Köln, Tyskland, i kontakt med ham og rådgav ham om hvilke klipper, der lovede forskningsmål.
Dette var første gang, at denne type teknologi blev brugt på ISS til at styre en robot på jorden. Det bygger også på et tidligere projekt udført af ESA designet til at gøre astronauter bekendt med geologiske undersøgelser. Som Jessica Grenouilleau, METERON-projektleder hos ESAs Exploration Systems Group, angav:
”Vi nød godt af Lucas tidligere træning gennem vores Pangea-program, der gav astronauter praktisk erfaring med geologi. Det hjalp enormt med at have en effektiv diskussion mellem besætningen og videnskabsmændene. ”
Tovejskontrolforbindelsen mellem rover og ISS blev muliggjort takket være kommunikationssatellitter placeret i geostationær bane (GSO). Disse forbundne Parmitano til EAC og videre til hangaren, hvor testen fandt sted, og med en latenstid (eller tidsforsinkelse) på kun 0,8 sekunder. Takket være det revolutionerende interface kunne Luca mærke, at roboten rørte ved jorden eller hente en klippe.
METERON-hardware og -software, der blev brugt i disse eksperimenter, blev udviklet af ESAs Human Robot Interaction Laboratory, beliggende i Noordwijk, Holland. Support blev leveret af det tyske Aerospace Center (DLR) Institut for Robotik og Mechatronics, der var ansvarlig for at integrere styresoftwaren og optimere systemets feedback for at tage hensyn til tidsforsinkelsen.
ESA-robotingeniør Thomas Krueger, der leder HRI Lab, forklarer:
”I dette efterforskningsscenarie, der involverer en relativt kort tidsforsinkelse, har vi været i stand til at kombinere de relative fordele ved mennesker og robotter: et menneske for deres evne til at håndtere komplekse og ustrukturerede miljøer og beslutningstagning og en behændig robot, der er i stand til at klare hårde miljøer og præcist udføre operatørens kommandoer.
”Ved at forbedre operatørens oplevelse med kraft-feedback og intuitive kontroller kan vi gøre tidligere umulige robotkontrolopgaver mulige og åbne nye metoder til at udforske plads. Vi er nu ivrige efter at analysere dataene og feedbackene fra Luca for at se detaljerne om, hvordan han presterede, og finde ud af, hvor vi kan forbedre og udarbejde fremtidige efterforskningsplaner. ”
Analog-1-eksperimenterne er de seneste i en række gradvist mere udfordrende METERON-human-robot-testkampagner, der involverer ISS. Den første force-feedback-test (som involverede en grad af frihed) fandt sted tilbage i 2015 som en del af Haptics-1-eksperimentet. Dette blev fulgt i 2016 af DLRs Kontur-2 to-graders frihedseksperiment. Alle disse kulminerede i disse seneste seks-graders frihedseksperimenter.
Det næste trin finder sted engang næste år og vil involvere en udendørs simulering i et månelignende miljø (lokaliseret i øjeblikket TBD). I denne fase af testning vil roveren indsamle og undersøge lokale stenprøver i et scenarie designet til at ligne en fuld månefladeopgave så tæt som muligt.
Når robotopdagere bliver sendt til Månen og Mars i den nærmeste fremtid, vil METERON lade astronauter kontrollere dem fra orbitale levesteder - såsom Lunar Gateway og Mars Base Camp - snarere end at skulle sende signaler helt fra Jorden. Teknologien tillader også efterforskning af utilgængelige eller potentielt farlige miljøer, som astronauter ikke er i stand til at nå.
Sørg for at tjekke også denne video af den seneste Analog-1-test med tilladelse fra ESA:
