Τον Νοέμβριο, ο αστροναύτης της ESA Luca Parmitano έγραψε ιστορία παίρνοντας τη διοίκηση ενός rover από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Στο πλαίσιο των πειραμάτων Analog-1, αυτό το επίτευγμα έγινε εφικτό χάρη στην υποδομή εντολών «Διαστημικό Διαδίκτυο» και μια ρύθμιση ελέγχου δύναμης-ανατροφοδότησης. Αυτό επέτρεψε στο Parmitano να εκτελεί απομακρυσμένα ένα rover 10.000 χλμ (6.200 μίλια) μακριά, σε τροχιά γύρω από τη Γη με ταχύτητα 8 km / s (28.800 km / h, 17.900 mph).
Αυτά τα πειράματα, τα οποία αποτελούν μέρος του προγράμματος Ρομποτικής Λειτουργίας Multi-Purpose End-To-End της ESA (METERON), πραγματοποιήθηκαν σε υπόστεγο στο Valkenburg των Κάτω Χωρών - κοντά στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογίας Επιστήμης (ESTEC) της ESA. Το πρώτο τεστ, το οποίο συνέβη στις 18 Νοεμβρίου, αφορούσε τον Παρμιτάνο να καθοδηγεί τον οδηγό μέσα από μια πορεία εμποδίων σχεδιασμένη να μοιάζει με την επιφάνεια της Σελήνης.
Οι δοκιμές επικύρωσαν το εξελιγμένο δίκτυο ελέγχου καθώς και τα χειριστήρια, που παρέχουν στους αστροναύτες την αίσθηση της αφής. Για τη δεύτερη δοκιμή, η οποία πραγματοποιήθηκε στις 25 Νοεμβρίου, περιελάμβανε το rover να περιηγείται σε ένα πλήρες προσομοιωμένο σεληνιακό περιβάλλον, να συλλέγει και να συλλέγει δείγματα βράχου. Αυτή η δοκιμή αξιολόγησε την ικανότητα ενός τηλεχειριζόμενου rover να διεξάγει γεωλογικές έρευνες σε εξωγήινους κόσμους.
Όπως δήλωσε ο μηχανικός της ESA Kjetil Wormnes, ο οποίος ηγείται της δοκιμαστικής καμπάνιας Analog-1, σε ένα πρόσφατο δελτίο τύπου της ESA:
«Φανταστείτε το ρομπότ ως είδωλο του Λούκα στη Γη, παρέχοντάς του τόσο όραμα όσο και άγγιγμα. Ήταν εξοπλισμένο με δύο κάμερες - μία στην παλάμη του χεριού της, η άλλη σε ένα εύκαμπτο βραχίονα - για να αφήσει τη Λούκα και τους απομακρυσμένους επιστήμονες να παρατηρούν το περιβάλλον και να πάρουν μια κοντινή απόσταση από τα βράχια. "
Χρησιμοποιώντας τη συσκευή Sigma 7 force-feedback (η οποία δίνει στον χρήστη έξι βαθμούς ελευθερίας) και ένα ζευγάρι οθονών, ο Parmitano καθοδήγησε το rover μέσα από στενά μονοπάτια για να φτάσει σε τρεις διαφορετικές τοποθεσίες δειγματοληψίας και να επιλέξει πετρώματα για ανάλυση. Στο μεταξύ, μια ομάδα γεωλογικών εμπειρογνωμόνων που εδρεύουν στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Αστροναυτών (EAC) στην Κολωνία της Γερμανίας, ήλθε σε επαφή μαζί του και του ενημέρωσε για ποια βράχια ήταν πολλά υποσχόμενοι ερευνητικοί στόχοι.
Αυτή ήταν η πρώτη φορά που αυτό το είδος τεχνολογίας χρησιμοποιήθηκε στο ISS για τον έλεγχο ενός ρομπότ στο έδαφος. Χτίστηκε επίσης σε ένα προηγούμενο έργο που διεξήγαγε η ESA με σκοπό να εξοικειώσει τους αστροναύτες με γεωλογικές μελέτες. Όπως η Jessica Grenouilleau, επικεφαλής του έργου METERON στην Ομάδα Εξερεύνησης Συστημάτων της ESA, ανέφερε:
«Επωφεληθήκαμε από την προηγούμενη εκπαίδευση της Luca μέσω του προγράμματος Pangea, παρέχοντας στους αστροναύτες πρακτική εμπειρία στη γεωλογία. Βοήθησε πάρα πολύ στην αποτελεσματική συζήτηση μεταξύ του πληρώματος και των επιστημόνων. "
Η αμφίδρομη σύνδεση ελέγχου μεταξύ του rover και του ISS έγινε δυνατή χάρη στους δορυφόρους επικοινωνίας που τοποθετούνται σε γεωστατική τροχιά (GSO). Αυτά συνέδεσαν το Parmitano με το EAC και το υπόστεγο όπου πραγματοποιήθηκε η δοκιμή και με καθυστέρηση (ή χρονική καθυστέρηση) μόλις 0,8 δευτερολέπτων. Χάρη στην επαναστατική διεπαφή, η Luca μπόρεσε να νιώσει το ρομπότ να αγγίζει το έδαφος ή να παίρνει ένα βράχο.
Το υλικό και το λογισμικό METERON που χρησιμοποιήθηκε σε αυτά τα πειράματα αναπτύχθηκε από το Laboratorium Human Robot Interaction της ESA, που βρίσκεται στο Noordwijk, Ολλανδία. Υποστήριξη δόθηκε από το Ινστιτούτο Ρομποτικής και Μηχατρονικής του Γερμανικού Αεροδιαστημικού Κέντρου (DLR), το οποίο ήταν υπεύθυνο για την ενσωμάτωση του λογισμικού ελέγχου και τη βελτιστοποίηση των σχολίων του συστήματος, ώστε να ληφθεί υπόψη η χρονική καθυστέρηση.
Ο μηχανικός ρομποτικής της ESA Thomas Krueger, ο οποίος είναι επικεφαλής του εργαστηρίου HRI, εξηγεί:
«Για αυτό το σενάριο εξερεύνησης, που περιλαμβάνει σχετικά μικρή χρονική καθυστέρηση, καταφέραμε να συνδυάσουμε τα σχετικά πλεονεκτήματα των ανθρώπων και των ρομπότ: έναν άνθρωπο για την ικανότητά του να αντιμετωπίζει σύνθετα και μη δομημένα περιβάλλοντα και λήψη αποφάσεων, και ένα δεξιόστροφο ρομπότ ικανό να αντιμετωπίζει σκληρά περιβάλλοντα και να εκτελεί με ακρίβεια τις εντολές του χειριστή του.
«Βελτιώνοντας την εμπειρία του χειριστή με ανατροφοδότηση δύναμης και διαισθητικά χειριστήρια, μπορούμε να κάνουμε εφικτές προηγουμένως αδύνατες εργασίες ρομποτικού ελέγχου και να ανοίξουμε νέες μεθόδους εξερεύνησης του χώρου. Τώρα θέλουμε να αναλύσουμε τα δεδομένα και τα σχόλια της Luca για να δούμε τις λεπτομέρειες σχετικά με την απόδοσή του και να μάθουμε πού μπορούμε να βελτιώσουμε και να προετοιμάσουμε μελλοντικά σχέδια εξερεύνησης. "
Τα πειράματα Analog-1 είναι τα πιο πρόσφατα σε μια σειρά προοδευτικά πιο δύσκολων δοκιμαστικών εκστρατειών ανθρώπου-ρομπότ METERON που περιλαμβάνουν το ISS. Το πρώτο τεστ δύναμης-ανατροφοδότησης (το οποίο περιελάμβανε έναν βαθμό ελευθερίας) πραγματοποιήθηκε το 2015 ως μέρος του πειράματος Haptics-1. Αυτό ακολούθησε το 2016 από το πείραμα δύο μοιρών ελευθερίας Kontur-2 του DLR. Όλα αυτά κορυφώθηκαν με αυτά τα τελευταία πειράματα ελευθερίας έξι βαθμών.
Το επόμενο βήμα θα πραγματοποιηθεί κάποια στιγμή τον επόμενο χρόνο και θα περιλαμβάνει μια εξωτερική προσομοίωση σε ένα περιβάλλον που μοιάζει με Σελήνη (βρίσκεται TBD αυτή τη στιγμή). Για αυτήν τη φάση δοκιμών, το rover θα συλλέξει και θα εξετάσει τοπικά δείγματα πετρωμάτων σε ένα σενάριο σχεδιασμένο να μοιάζει με μια πλήρη αποστολή σεληνιακής επιφάνειας όσο το δυνατόν πιο κοντά.
Όταν οι ρομποτικοί εξερευνητές αποστέλλονται στη Σελήνη και τον Άρη στο εγγύς μέλλον, το METERON θα αφήσει τους αστροναύτες να τους ελέγχουν από τροχιακά ενδιαιτήματα - όπως το Lunar Gateway και το Mars Base Camp - αντί να πρέπει να στέλνουν σήματα από τη Γη. Η τεχνολογία θα επιτρέψει επίσης την εξερεύνηση απρόσιτων ή δυνητικά επικίνδυνων περιβαλλόντων που δεν μπορούν να προσεγγίσουν οι αστροναύτες.
Φροντίστε επίσης να δείτε αυτό το βίντεο της τελευταίας δοκιμής Analog-1, ευγενική προσφορά του ESA:
