這是Analog-1交互式機(jī)器人，模仿太空機(jī)器人。[圖片：歐空局]

從太空控制機(jī)器人

國際空間站上的一名宇航員在安裝在德國的模擬太空探索環(huán)境中實(shí)時控制機(jī)器人。該技術(shù)旨在讓軌道宇航員控制探索外星表面的漫游車，由歐洲航天局 (ESA) 和德國航空航天中心 (DLR) 的一個研究小組開發(fā)，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的合作伙伴也參與其中。在這個基于地面的漫游者控制會話中達(dá)到高潮。

機(jī)器人已被證明是探索月球和火星的基本要素，但由于通信延遲問題，從地球上的控制中心直接控制它們直到現(xiàn)在是不可能的，即命令傳送到地球所需的時間機(jī)器人，檢查發(fā)生了什么并返回結(jié)果 - 如果您將機(jī)器人轉(zhuǎn)向錯誤的方向，可能沒有時間修復(fù)錯誤。

更合理的情況是，宇航員呆在圍繞正在探索的天體運(yùn)行的航天器中，并實(shí)時控制已經(jīng)著陸的機(jī)器人。這不僅降低了機(jī)組人員的風(fēng)險，還使得研究宇航員無法著陸的天體成為可能。

從太空控制機(jī)器人的努力始于近十年前。最近一次測試活動的結(jié)果始于 2019 年，現(xiàn)已在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上發(fā)表的一篇文章中公布。

最后，團(tuán)隊實(shí)現(xiàn)了一定程度的實(shí)際控制。

控制算法處理通信延遲，防止機(jī)器人發(fā)生事故。

延時機(jī)器人控制

歷時兩小時的主要天地測試成功克服了平均0.8秒的通信信號雙向延遲，數(shù)據(jù)丟包率約1%。

“我們在 DLR 的團(tuán)隊必須設(shè)計一種控制算法，盡管有這個時間延遲，它仍然可以穩(wěn)定工作。由于操作員收到的力反饋存在延遲，即使在撞到石頭后他也可以繼續(xù)移動機(jī)器人。這可以導(dǎo)致機(jī)器人與其控制器不同步，可能會像瘋了一樣振動，甚至可能會損壞自己。為了防止這種情況發(fā)生，我們使用了一個名為‘被動’的概念——我們查看操作員投入的總能量，在遠(yuǎn)程端，我們確保機(jī)器人不會提供比這更多的能量，反之亦然。因此，例如，當(dāng)機(jī)械臂在移動時突然撞到一塊巖石，它需要額外的能量才能讓它移動，而這是宇航員沒有命令的，所以我們一次性降低命令能量以減慢速度。 , 在 850 微秒延遲之后, 當(dāng)宇航員感覺到巖石時, 他可以選擇添加額外的能量來推動它。這種“時域被動方法高延遲”技術(shù)在實(shí)踐中非常直觀, 應(yīng)該可以在較高的延遲時間下很好地工作也一樣。”DLR 項目負(fù)責(zé)人 Aaron Pereira 解釋說。

隨著控制算法被證明有效，該團(tuán)隊現(xiàn)在打算讓測試更加真實(shí)，離開實(shí)驗室環(huán)境并帶著機(jī)器人探索意大利埃特納火山的火山斜坡。