NASA约翰逊航天中心的灵巧机器人团队正在开发能够执行需要使用双手的任务的机器人系统,例如抓握工具、打开舱门和搬运货物,旨在让人类在严酷环境中的任务更加安全和可持续。随着NASA扩大地球轨道之外的人类探索计划,尤其是在月球表面的探索,这项工作也在推进,未来还可能应用于火星任务。
Shaun Azimi领导着约翰逊中心机器人系统技术分部下的一支16人团队。团队汇集了机电一体化、软件、电子和机械等领域的专业人员,因此能够在同一体系内开发硬件和软件、模拟操作并进行测试。
从Robonaut 2到Valkyrie
团队的经验建立在以往的项目之上,例如Robonaut 2机器人。该机器人曾在国际空间站上参与机器人技术演示,为期七年;以及双足Valkyrie机器人,这是NASA开发的首个类人机器人。曾参与这两个项目的多名工程师仍在继续开发运动和环境交互技术。
NASA表示,目标并不是取代人类探索者,而是使用可靠且能够执行危险或重复性任务的机器人,使乘组能够专注于需要人类判断力以及机器人目前仍不擅长的技能的工作。
iMETRO设施在接近现实的环境中测试机器人
Integrated Mobile Evaluation Testbed for Robotics Operations (iMETRO)设施是团队工作的重要组成部分。该设施结合了开源软件和仿真工具、航天器和空间居住舱模型、家用机器人以及一处室外岩石场。因此,在将完整机器人或单个硬件或软件组件转入NASA项目或与外部合作伙伴共同使用之前,可以对其进行测试。
PickNik Inc.公司的一个团队曾使用该设施测试相关软件,使机器人手臂能够识别航天器上的舱口,转动其闩锁,抓住把手并打开舱门,然后在舱口与容器之间搬运货袋。该设施还被用于开发检查和协助维护冷藏储存冰柜的软件,使用的是商用机器人手臂和摄像头。
实际会发生哪些变化?
iMETRO的重要性不仅在于测试机器人本身的性能;它还使工程师能够测试机器人与为人类设计的环境之间的关系。机器人可能需要更大的把手、更好的照明,或者需要对居住舱和航天器的设计进行调整,才能在人工监督下可靠地执行任务。NASA认为,将机器人开发人员与居住舱和航天器设计人员聚集在一起,可以减少猜测,并及早发现运行限制。
团队近期的重点是支持人类在月球表面持续存在的技术;与此同时,NASA也在与其他机构合作,为一项预期中的挑战做准备,该挑战将邀请公众提出探索火星的技术解决方案。消息来源没有确定部署Valkyrie或其他机器人的运行任务时间表,也没有给出量化的性能结果或最终就绪水平;因此,这项发展仍处于研究、开发和应用测试阶段。