Команда роботів готується до майбутніх місій дослідження Місяця

Місяць містить невикористані ресурси, які люди можуть зрештою видобути та використати. Такі організації, як Європейське космічне агентство (ESA), готуються глибше дослідити нашого небесного сусіда, щоб ідентифікувати ці мінерали. Щоб ефективно досліджувати місячну поверхню, команда швейцарських вчених з ETH Zurich передбачає не просто відправку одного марсохода, а скоординований парк транспортних засобів і літальних пристроїв, які можуть працювати в тандемі.

Дослідники оснастили три ANYmal – типу ножих роботів, розроблених в ETH – набором вимірювальних і аналітичних інструментів, які потенційно зроблять їх придатними дослідницькими пристроями в майбутньому. Вони випробували цих роботів на різних теренах у Швейцарії та в Європейському інноваційному центрі космічних ресурсів (ESRIC) у Люксембурзі, де кілька місяців тому швейцарська команда виграла європейський конкурс роботів для дослідження Місяця разом з колегами з Німеччини.

Конкурс передбачав пошук і ідентифікацію мінералів на тестовому полігоні, змодельованому за моделлю поверхні Місяця. У нещодавній статті, опублікованій в журналі Science Robotics , вчені описують, як вони досліджують невідому місцевість за допомогою команди роботів.

Страхування від відмови

«Використання кількох роботів має дві переваги», — пояснює Філіп Арм, докторант у групі під керівництвом професора ETH Марко Хаттера. «Окремі роботи можуть брати на себе спеціальні завдання та виконувати їх одночасно. Крім того, завдяки своїй надлишковості команда роботів здатна компенсувати невдачу напарника». Резервування в цьому випадку означає, що важливе вимірювальне обладнання встановлено на кількох роботах. Іншими словами, надмірність і спеціалізація є протилежними цілями. «Отримання переваг обох — це питання пошуку правильного балансу», — каже Арм.

Дослідники з ETH Zurich та університетів Базеля, Берна та Цюріха розв’язали цю проблему, оснастивши двох роботів із ногами як спеціалістів. Один робот був запрограмований, щоб особливо добре складати карту рельєфу та класифікувати геологію. Він використовував лазерний сканер і кілька камер – деякі з них здатні до спектрального аналізу – щоб зібрати початкові підказки про мінеральний склад породи. Іншого робота-спеціаліста навчили точно ідентифікувати породи за допомогою раманівського спектрометра та мікроскопічної камери.

Третій робот був універсалом: він міг і складати карту місцевості, і ідентифікувати скелі, що означало, що він мав ширший спектр завдань, ніж спеціалісти. Однак його обладнання означало, що він міг виконувати ці завдання з меншою точністю. «Це дає змогу завершити місію, якщо один із роботів виходить з ладу», — каже Арм.

Ключовим є поєднання

Під час ESRIC та ESA Space Resources Challenge журі було особливо вражене тим, що дослідники вбудували резервування у свою дослідницьку систему, щоб зробити її стійкою до потенційних збоїв. В якості нагороди швейцарські вчені та їхні колеги з Дослідницького центру інформаційних технологій FZI у Карлсруе отримали однорічний дослідницький контракт для подальшого розвитку цієї технології. Окрім роботів на ногах, у цій роботі також будуть задіяні роботи з колесами, спираючись на досвід дослідників FZI з такими роботами.

«Ногі роботи, такі як наш ANYmal, добре справляються з кам’янистою та крутою місцевістю, наприклад, коли потрібно спускатися в кратер», — пояснює Хендрік Колвенбах, старший науковий співробітник групи професора Хаттера. Роботи з колесами знаходяться в невигідному становищі в таких умовах, але вони можуть рухатися швидше на менш складній місцевості. Тому для майбутньої місії було б доцільно поєднати роботів, які відрізняються за способом пересування. Також до команди можна було додати літаючих роботів.

Дослідники також планують зробити роботів більш автономними. Зараз усі дані від роботів надходять у центр керування, де оператор призначає завдання окремим роботам. У майбутньому напівавтономні роботи зможуть напряму призначати певні завдання один одному з можливістю керування та втручання для оператора. Джерело