Роботи з дистанційним керуванням можуть допомогти людству досліджувати Місяць і Марс

Невдовзі на Місяці можуть працювати дистанційно керовані марсоходи, а люди-контролери на Землі віртуально маніпулюватимуть інструментами марсоходів, забезпечуючи більшу спритність під час взяття зразків, копання чи складання.

Дослідники з лабораторії робототехніки Брістольського університету в Англії випробували свою нову систему телеоперацій у Європейському центрі космічного застосування та телекомунікацій Європейського космічного агентства (ESA) у Харвеллі в Оксфордширі. Керуючи віртуальною симуляцією марсохода, вони змогли маніпулювати робототехнічною рукою, щоб викопати зразок удаваного місячного реголіту (так званий імітатор). Цей процес усуває потребу в подачі з камери, яка може затримуватися через 1,3-секундну затримку між Землею та Місяцем. Сигнали між телеоператорами та роботизованими місіями на Місяці в майбутньому можуть передавати супутники, що належать до запланованого ESA проекту Moonlight.

«Це моделювання може … допомогти нам керувати місячними роботами дистанційно із Землі, уникаючи проблеми затримки сигналу», — сказав у заяві Джо Лука з Брістоля. 

Віртуальне моделювання також включає «тактильні» взаємодії. Іншими словами, він дає користувачеві відчуття дотику, імітуючи тактильні властивості місячного реголіту в умовах низької гравітації Місяця. Це дає телеоператорам краще уявлення про те, яку силу їм потрібно застосувати, щоб розкопати реголіт або підняти зразок у черпаку. Поки що тактильні взаємодії були включені лише у віртуальні версії базових завдань, таких як втиснення реголіту в землю або перетягування черпака через неї, але поки що не для більш складних завдань.

«Ми можемо регулювати силу тяжіння в цій моделі та забезпечити тактильний зворотний зв’язок, щоб ми могли дати астронавтам уявлення про те, як місячний пил почуватиметься та поводитиметься в умовах Місяця, який має шосту частину гравітаційного тяжіння Землі», — сказав він. Лука. 

Систему також можна використовувати для підготовки астронавтів, які одного дня можуть відправитися на Місяць, надаючи їм реалістичну симуляцію того, чого очікувати.

«Одним із варіантів може бути використання астронавтами цієї симуляції для підготовки до майбутніх місій з дослідження Місяця», — сказав Лука.

Однак, перш ніж це станеться, Лука каже, що потрібно подолати проблеми довіри. Попередні дослідження показали, що існує психологічний бар’єр для довіри до того, чи віртуальна система, якою керує користувач, працює так, як вона повинна насправді. 

Команда Луки кількісно оцінила ефективність і надійність своєї віртуальної системи, виявивши, що під час збирання симулятора реголіту система була ефективною 100% часу та надійною 92,5% часу. Виливання імітатора з черпака було трохи менш надійним, але вони виявили, що, обмеживши орієнтацію черпака під час носіння імітатора, це можна зробити точніше.

Незважаючи на те, що він розроблений з урахуванням Місяця, в принципі ті ж методи телеоперації також можуть бути використані для місій на Марс. Це може бути особливо корисним для складного завдання отримання пробірок зі зразками з марсохода та завантаження їх на інший транспортний засіб, який злетить з Марса та доставить зразки назад на Землю. 

Оскільки бюджет і графік поточного проекту NASA з повернення зразків на Марс вийшли з-під контролю, космічне агентство звернулося до промисловості з проханням допомогти розробити рішення. Rocket Lab нещодавно виграла контракт на проведення детального дослідження можливого рішення для отримання зразків марсохода Perseverance, хоча це може бути надто рано для телеоперації. Однак інші місії з повернення зразків і дослідницькі місії на Місяць, Марс та інші скелясті тіла, такі як астероїди, можуть отримати вигоду від телеоперації в майбутньому.

«У наступне десятиліття ми побачимо кілька місій на Місяць як з екіпажем, так і без екіпажу, наприклад, програму NASA Artemis і китайську програму Chang’e», — сказав Лука. «Це моделювання може бути цінним інструментом для підтримки підготовки або виконання цих місій».