Інженери навчають роботів для майбутніх місій на Місяці

На Місяці є корисні копалини, які людство одного разу зможе видобувати та використовувати. Різні космічні агентства, такі як Європейське космічне агентство (ESA), вже планують місії для кращого вивчення супутника Землі і пошуку мінералів. Це вимагає відповідних дослідницьких транспортних засобів. Швейцарські дослідники під керівництвом Швейцарського федерального інституту технологій ETH Zurich працюють над ідеєю відправити не просто одинокого ровера, а цілу команду транспортних засобів та літаючих пристроїв, які доповнюють один одного.

Дослідники оснастили трьох роботів типу ANYmal – типу ходячих роботів, розроблених в ETH – набором вимірювальних та аналітичних приладів, що потенційно доповнюють їх в майбутніх дослідницьких цілях. Вони тестували цих роботів на різних місцевостях в Швейцарії та в Європейському центрі інновацій космічних ресурсів (ESRIC) в Люксембурзі, де кілька місяців тому швейцарська команда разом з колегами з Німеччини перемогла в європейському конкурсі лунних дослідницьких роботів. Конкурс полягав у пошуку і ідентифікації мінералів на тестовому майданчику, що моделював поверхню Місяця. У останньому номері журналу Science Robotics вчені описали, як вони досліджують невідому місцевість за допомогою команди роботів.

Страхування від несправності

“Використання кількох роботів має дві переваги. Окремі роботи можуть виконувати спеціалізовані завдання та виконувати їх одночасно. Крім того, завдяки його резервній можливості, команда роботів здатна компенсувати відмову партнера. Іншими словами, резервність та спеціалізація є протилежними цілями. Отримання переваг обох – це питання знаходження правильного балансу”, – каже Арм.

Дослідники ETH Zurich та університетів Базеля, Берна та Цюриха вирішили цю проблему, оснастивши двох кінцевих роботів у якості спеціалістів. Один робот був запрограмований, щоб бути особливо добрим у картографуванні місцевості та класифікації геології. Він використовував лазерний сканер і кілька камер – деякі з них здатні на спектральний аналіз – для збору початкових вказівок щодо мінерального складу гірської породи. Інший був навчений точно ідентифікувати камені за допомогою спектрометра Рамана та мікроскопічної камери.

Третій робот був універсалом: він міг як картографувати місцевість, так і ідентифікувати камені, що означало, що він мав ширший спектр завдань, ніж спеціалісти. Однак його обладнання означало, що він може виконувати ці завдання меншою точністю.

“Це дозволяє завершити місію, якщо будь-який з роботів вийде з ладу”, – каже Арм.

Поєднання – це ключ

На конкурсі ESRIC та ESA Space Resources Challenge журі особливо вразило те, що дослідники вбудували в свою систему дослідження резервність, щоб зробити її стійкою до можливих відмов. В якості призу швейцарські вчені та їхні колеги з FZI Research Center for Information Technology в Карлсруе отримали однорічний контракт на дослідження для подальшого розвитку цієї технології. Окрім ходячих роботів, ця робота також буде включати роботів з колесами, спираючись на досвід дослідників FZI з такими роботами.

“Роботи з ногами, такі як наш ANYmal, добре справляються з кам’янистою та крутопадною місцевістю, наприклад, коли йдеться про спуск в кратер. Роботи з колесами мають недоліки в таких умовах, але вони можуть рухатися швидше на менш вимогливій місцевості. Тому для майбутньої місії розумно поєднувати роботів, які відрізняються за способом руху. До команди також можуть бути додані літаючі роботи.” – пояснює Хендрік Кольвенбах, старший науковець у групі професора Хуттера.

Дослідники також планують зробити роботів більш автономними. Наразі всі дані від роботів поступають до центру керування, де оператор призначає завдання окремим роботам. В майбутньому напівавтономні роботи можуть безпосередньо призначати певні завдання один одному, з можливістю керування та втручання оператора.