美國國家航空航天局測試四年的機器人首次在空間站內(nèi)完成自主飛行

在電影《太空旅客》中，亞瑟是太空飛船上的一名酒保， 同時他也是臺人型機器人。亞瑟不僅擁有可媲美人類的思維能力，并且還具備“自主學習”的能力，而他的編程初衷就是用其精湛的職業(yè)技能服務(wù)于每一位“太空旅客”。

雖然這部電影于2017年上映，不過幾乎同一時間，美國國家航空航天局也在研發(fā)一款用于服務(wù)空間站的“自主飛行機器人”。

據(jù)悉，美國國家航空航天局計劃未來將在月球軌道建立一個名為“Gateway”的永久空間站。該空間站的主要任務(wù)是為前往火星或月球的宇航員提供暫時停駐的中轉(zhuǎn)站。

雖然這個永久性空間站或許大部分時間處于“無人狀態(tài)”，但是為了能給宇航員提供一個舒適且安全的留駐空間，美國國家航空航天局研發(fā)了一款名為Astrobee的機器人，用于在無人期間可自主運行照看空間站。

為了實現(xiàn)在空間站在無人時可有序運行并執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，從2017年開始，Astrobee在地面上開始接受測試，直至近期在空間站內(nèi)再次進行測試，四年間Astrobee在不斷進步升級。

Astrobee項目的負責人瑪麗亞·布拉特說：“在人工操作的宇宙飛船中，宇航員的時間是寶貴的資源。類似Astrobee、Robonaut以及最新的俄羅斯人形機器人這類的機器人助手正在讓宇航員獲得更多的可利用的時間，它們將接管一些目前必須由宇航員親臨的繁瑣甚至危險的工作。”

Astrobee的研發(fā)目的是協(xié)助宇航員并可以在永久性空間站上自主工作。在測試之初（地面），研究團隊將Astrobee安裝在雪橇頂部，然后利用二氧化碳噴氣推進器使其可以在光滑的花崗石塊上移動。

在地面進行推進器和導航系統(tǒng)的測試時，幾乎無任何保護配件。但是，當Astrobee被運載至太空中，研究團隊就需要給其“穿上”保護套，以免發(fā)生撞擊意外事故。

根據(jù)美國國家航空航天局公布的資料，Astrobee的外形是一個立方體，其邊長32厘米，并且每個角都“穿上”了柔性保護套。Astrobee的中心位置裝有觸控屏幕、控制系統(tǒng)、傳感器等豐富的配置。

Astrobee的核心技術(shù)是其靈活的機動能力。雖然其推進系統(tǒng)依舊是通過推動自身周邊大氣層來進行移動，這與地球大多數(shù)飛行器的原理相同。但是，由于Astrobee需要在微重力的環(huán)境中進行工作，所以在推進器的設(shè)計上會更加復雜。此外，Astrobee的電力推進系統(tǒng)無需人工操作就可以在空間站內(nèi)的充電倉進行自我充電。

據(jù)美國國家航空航天局介紹，Astrobee未來可在地面遠程控制系統(tǒng)或完全自主運行狀態(tài)下在空間站工作。近期，Astrobee脫離對接在空間站，首次實現(xiàn)自主飛行。

Astrobee根據(jù)預先上載好的導航數(shù)據(jù)完成首次飛行軌跡，而所有的這些飛行計劃全部是沒有地面遠程控制或宇航員直接干預下完成的。

不過對于Astrobee來說，目前仍然非常依賴提前上傳好的地圖數(shù)據(jù)進行工作，而不是可以邊移動邊逐步繪制環(huán)境并定位。畢竟如果提前上載的地圖功能太多，Astrobee管理并計算的數(shù)據(jù)也會增多，而如果上載的底圖過于稀疏，可能會影響其精準定位。

對此， 布拉特解釋說： “ 這對于Astrobee來說有點棘手。未來我們的地圖數(shù)據(jù)將更豐富。我們試圖將它們剔除以使其快速高效，但是沒有保留足夠的功能使機器人能夠穩(wěn)固地進行本地化， 因此會丟失很多東西。在我們較早的一些活動中，即使我們嘗試進行基本動作飛行，機器人也會趨向于漂移，因為它將失去鎖定。我們的上一次測試很棒，因為這是我們第一次使用功能更豐富的地圖，并且本地化工作得非常好。”

在接下來的測試中， 研究團隊希望Astrobe可以更平穩(wěn)且強勁地飛行。比如，在宇航員擋住Astrobee導航攝像頭之前進行自主移動。

另外，未來Astrobee還有可能配置某些如壁虎式抓取器、RFID跟蹤器和麥克風陣列等科學載荷。布拉特希望在不久的將來可以實現(xiàn)讓多個Astrobee機器人一起在空間站工作。

此外，雖然目前Astrobee此類機器人還是以空間站內(nèi)部工作為主，但是隨著未來該領(lǐng)域的研發(fā)，或許機器人還將在空間站外部進行獨立工作。

布拉特表示：“如果真的能擁有一個外部工作機器人，那么你就能做一些艙外修復工作而無需穿上厚重的宇航服，也不用在太空船外進行高危工作。所以，這些機器人將為宇航員帶來安全保障。” （摘自美《深科技》）（編輯/多洛米）