Tilbake i november gjorde ESA-astronauten Luca Parmitano historie ved å ta kommandoen over en rover fra den internasjonale romstasjonen (ISS). Som en del av Analog-1-eksperimentene ble denne bragden muliggjort takket være en “space internet” kommandoinfrastruktur og et kraft-tilbakemeldingskontrolloppsett. Dette tillot Parmitano å fjernstyre en rover 10 000 km (6,200 mi) unna mens han gikk i bane rundt Jorden i en hastighet på 8 km / s (28 800 km / t; 17 900 mph).
Disse eksperimentene, som er en del av ESAs Multi-Purpose End-To-End Robotic Operation Network (METERON) -program, fant sted i en hangar i Valkenburg i Nederland - nær ESAs European Science Research and Technology Center (ESTEC). Den første testen, som skjedde 18. november, involverte Parmitano som ledet roveren gjennom en hinderløype designet for å se ut og føles som månens overflate.
Testene validerte det sofistikerte kontrollnettverket så vel som kontrollene, som gir astronauter følelsen av berøring. For den andre testen, som fant sted 25. november, involverte roveren navigering gjennom et fullstendig på-simulert månemiljø, plukke opp og samle steinprøver. Denne testen vurderte evnen til en fjernstyrt rover til å utføre geologiske undersøkelser på fremmede verdener.
Som ESA-ingeniør Kjetil Wormnes, som leder Analog-1-testkampanjen, sa i en fersk pressemelding fra ESA:
«Se for deg roboten som Lucas avatar på jorden, og gi ham både syn og berøring. Den var utstyrt med to kameraer - det ene i håndflaten, det andre i en manøvrerbar arm - for å la Luca og de eksternt beliggende forskerne observere miljøet og få et nærbilde på steinene. ”
Ved å bruke kraft-tilbakemeldingsenheten Sigma 7 (som gir brukeren seks frihetsgrader) og et par skjermer, ledet Parmitano roveren gjennom smale stier for å nå tre forskjellige prøvetakingssteder og velge bergarter for analyse. Hele tiden var et team med geologiske eksperter basert på European Astronaut Center (EAC) i Köln, Tyskland, i kontakt med ham og ga ham råd om hvilke bergarter som var lovende forskningsmål.
Dette var første gang denne typen teknologi ble brukt på ISS for å kontrollere en robot på bakken. Det bygde også på et tidligere prosjekt utført av ESA designet for å gjøre astronauter kjent med geologiske studier. Som Jessica Grenouilleau, METERON prosjektleder i ESAs Exploration Systems Group, indikerte:
"Vi hadde godt av den tidligere treningen til Luca gjennom vårt Pangea-program, og ga astronauter praktisk erfaring i geologi. Det hjalp enormt med å ha en effektiv diskusjon mellom mannskapet og forskerne. ”
Toveis kontrollforbindelse mellom rover og ISS ble muliggjort takket være kommunikasjonssatellitter plassert i geostasjonær bane (GSO). Disse koblet Parmitano til EAC og videre til hangaren der testen fant sted, og med en latenstid (eller tidsforsinkelse) på bare 0,8 sekunder. Takket være det revolusjonerende grensesnittet, var Luca i stand til å føle roboten berøre bakken eller plukke opp en stein.
METERON maskinvare og programvare som ble brukt i disse eksperimentene ble utviklet av ESAs Human Robot Interaction Laboratory, som ligger i Noordwijk, Nederland. Støtte ble gitt av German Aerospace Center (DLR) Institute for Robotics and Mechatronics, som var ansvarlig for å integrere kontrollprogramvaren og optimalisere systemets tilbakemeldinger for å ta hensyn til tidsforsinkelsen.
ESA-robotingeniør Thomas Krueger, som leder HRI Lab, forklarer:
"For dette letescenariet, som involverer en relativt kort tidsforsinkelse, har vi vært i stand til å kombinere de relative fordelene til mennesker og roboter: et menneske for deres evne til å takle komplekse og ustrukturerte miljøer og beslutningsprosesser, og en dyktig robot som kan takle tøffe miljøer og å utføre operatørens kommandoer nøyaktig.
"Ved å forbedre operatøropplevelsen med kraft-tilbakemelding og intuitive kontroller kan vi gjøre tidligere umulige robotkontrolloppgaver gjennomførbare og åpne for nye metoder for å utforske rom. Vi er nå opptatt av å analysere dataene og tilbakemeldingene fra Luca for å se detaljene om hvordan han presterte, og finne ut hvor vi kan forbedre og utarbeide fremtidige leteplaner. ”
Analog-1-eksperimentene er de siste i en serie gradvis mer utfordrende METERON-humant-robot-testkampanjer som involverer ISS. Den første force-feedback-testen (som innebar en grad av frihet) fant sted tilbake i 2015 som en del av Haptics-1-eksperimentet. Dette ble fulgt i 2016 av DLRs Kontur-2 to-graders frihetseksperiment. Alle disse kulminerte i disse siste seks-graders frihetseksperimenter.
Neste trinn vil finne sted en gang neste år og vil innebære en utendørs simulering i et månelignende miljø (lokalisert TBD for øyeblikket). For denne fasen av testingen vil roveren samle og undersøke lokale steinprøver i et scenario designet for å ligne et fullt måneflateoppdrag så nært som mulig.
Når robotoppdagere blir sendt til Månen og Mars i løpet av en nær fremtid, vil METERON la astronauter kontrollere dem fra orbitale leveområder - som Lunar Gateway og Mars Base Camp - i stedet for å måtte sende signaler helt fra Jorden. Teknologien vil også gi mulighet for utforskning av utilgjengelige eller potensielt farlige miljøer astronauter ikke kan nå.
Sørg for å sjekke ut denne videoen av den siste Analog-1-testen også, med tillatelse fra ESA:
