NASA测试四年的机器人Astrobee,首次在空间站内完成自主飞行

NASA测试四年的机器人Astrobee,首次在空间站内完成自主飞行
2021年09月26日 20:51 麻省理工科技评论

在电影《太空旅客》中,亚瑟是太空飞船上的一名酒保,同时他也是台人型机器人。亚瑟不仅拥有可媲美人类的思维能力,并且还具备 “自主学习” 的能力,而他的编程初衷就是用其精湛的职业技能服务于每一位“太空旅客”。

虽然这部电影于 2017 年上映,不过几乎同一时间,NASA 也在研发一款用于服务空间站的 “自主飞行机器人”。

据悉,NASA 计划未来将在月球轨道建立一个名为 “Gateway” 的永久空间站。该空间站的主要任务是为前往火星或月球的宇航员提供暂时停驻的中转站。

虽然这个永久性空间站或许大部分时间处于 “无人状态”,但是为了能给宇航员提供一个舒适且安全的留驻空间,NASA 研发了一款名为  Astrobee 的机器人,用于在无人期间可自主运行照看空间站。

为了实现在空间站在无人时可有序运行并执行相关任务,从 2017 年开始,Astrobee 在地面上开始接受测试,直至近期在空间站内再次进行测试,四年间 Astrobee 在不断进步升级。

Astrobee 项目的负责人玛丽亚·布拉特(Maria Bualat)说:“在人工操作的宇宙飞船中,宇航员的时间是宝贵的资源。类似 Astrobee、Robonaut 以及最新的俄罗斯人形机器人这类的机器人助手正在让宇航员获得更多的可利用的时间,它们将接管一些目前必须由宇航员亲临的繁琐甚至危险的工作。”

图 |空间站测试中,Astrobee 帮宇航员找到袜子(来源:NASA)

Astrobee 的研发目的是协助宇航员并可以在永久性空间站上自主工作。在测试之初(地面),研究团队将 Astrobee 安装在雪橇顶部,然后利用二氧化碳喷气推进器使其可以在光滑的花岗石块上移动。

在地面进行推进器和导航系统的测试时,几乎无任何保护配件。但是,当 Astrobee 被运载至太空中,研究团队就需要给其 “穿上” 保护套,以免发生撞击意外事故。

根据 NASA 公布的资料,Astrobee 的外形是一个立方体,其边长 32 厘米,并且每个角都 “穿上” 了柔性保护套。Astrobee 的中心位置装有触控屏幕、控制系统、传感器等丰富的配置。

图 | 空间站里的 Astrobee 机器人(来源:NASA)

Astrobee 的核心技术是其灵活的机动能力。虽然其推进系统依旧是通过推动自身周边大气层来进行移动,这与地球大多数飞行器的原理相同。但是,由于 Astrobee 需要在微重力的环境中进行工作,所以在推进器的设计上会更加复杂。此外,Astrobee 的电力推进系统无需人工操作就可以在空间站内的充电仓进行自我充电。

据 NASA 介绍,Astrobee 未来可在地面远程控制系统或完全自主运行状态下在空间站工作。近期,Astrobee 脱离对接在空间站,首次实现自主飞行。

Astrobee 根据预先上载好的导航数据完成首次飞行轨迹,而所有的这些飞行计划全部是没有地面远程控制或宇航员直接干预下完成的。

不过对于 Astrobee 来说,目前仍然非常依赖提前上传好的地图数据进行工作,而不是可以边移动边逐步绘制环境并定位。毕竟如果提前上载的地图功能太多,Astrobee管理并计算的数据也会增多,而如果上载的底图过于稀疏,可能会影响其精准定位。

对此,布拉特解释说:“这对于 Astrobee 来说有点棘手。未来我们的地图数据将更丰富。我们试图将它们剔除以使其快速高效,但是没有保留足够的功能使机器人能够稳固地进行本地化,因此会丢失很多东西。在我们较早的一些活动中,即使我们尝试进行基本动作飞行,机器人也会趋向于漂移,因为它将失去锁定。我们的上一次测试很棒,因为这是我们第一次使用功能更丰富的地图,并且本地化工作得非常好。”

图 | Astrobee 协助宇航员(来源:NASA)

在接下来的测试中,研究团队希望 Astrobe 可以更平稳且强劲地飞行。比如,在宇航员挡住 Astrobee 导航摄像头之前进行自主移动。

另外,未来 Astrobee 还有可能配置某些如壁虎式抓取器、RFID 跟踪器和麦克风阵列等科学载荷。布拉特希望在不久的将来可以实现让多个 Astrobee 机器人一起在空间站工作。

此外,虽然目前 Astrobee 此类机器人还是以空间站内部工作为主,但是随着未来该领域的研发,或许机器人还将在空间站外部进行独立工作。

布拉特表示:“如果真的能拥有一个外部工作机器人,那么你就能做一些舱外修复工作而无需穿上厚重的宇航服,也不用在太空船外进行高危工作。所以,这些机器人将为宇航员带来安全保障。”

财经自媒体联盟

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