Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль

Новая компьютерная модель настолько хорошо имитирует лунную пыль, что может привести к более плавным и безопасным удаленным операциям лунных роботов.

Инструмент, разработанный исследователями из Бристольского университета и Бристольской лаборатории робототехники, может быть использован для подготовки астронавтов перед лунными миссиями.

Работая с промышленным партнером, британской компанией Thales Alenia Space, которая заинтересована в создании работающих роботизированных систем для космического применения, команда исследовала виртуальную версию реголита — другого названия лунной пыли.

Лунный реголит представляет особый интерес для предстоящих исследовательских миссий на Луне, запланированных на ближайшее десятилетие. Из него ученые могут извлечь ценные ресурсы, такие как кислород, ракетное топливо или строительные материалы, необходимые для долгосрочного пребывания на Луне.

Для сбора реголита практичным выбором становятся дистанционно управляемые роботы, поскольку их риск и стоимость ниже, чем стоимость полета человека в космос. Однако управление роботами на таких больших расстояниях вносит значительные задержки в систему, что усложняет управление ими.

Теперь, когда команда знает, что симуляция ведет себя аналогично реальности, они могут использовать ее для зеркального отражения управления роботом на Луне. Такой подход позволяет операторам управлять роботом без задержек, обеспечивая более плавный и эффективный опыт.

Ведущий автор Джо Лоука, работающий в Бристольской школе инженерной математики и технологий, пояснил:

Мы хотим убедиться, что виртуальная версия лунной пыли ведет себя так же, как и настоящая, и если мы будем использовать ее для управления роботом на Луне, то она будет вести себя так, как мы ожидаем.

Эта модель точная, масштабируемая и легкая, поэтому ее можно использовать для поддержки предстоящих миссий по исследованию Луны.

Данное исследование стало продолжением предыдущей работы команды, в ходе которой выяснилось, что эксперты-операторы роботов хотят тренироваться на своих системах с постепенным увеличением риска и реалистичности. Это означает, что нужно начинать с симуляции и использовать физические макеты, а затем переходить к использованию реальной системы. Точная имитационная модель имеет решающее значение для обучения и развития доверия оператора к системе.

Хотя ранее уже были разработаны некоторые особо точные модели лунной пыли, они настолько детальны, что требуют много вычислительного времени, что делает их слишком медленными для плавного управления роботом. Исследователи из Немецкого аэрокосмического центра (DLR) решили эту проблему, разработав виртуальную модель реголита, учитывающую его плотность, липкость и трение, а также пониженную гравитацию Луны. Их модель представляет интерес для космической промышленности, поскольку не требует больших вычислительных ресурсов и, следовательно, может работать в режиме реального времени. Однако лучше всего она работает с небольшими количествами лунной пыли.

Целью бристольской команды было, во-первых, расширить модель, чтобы она могла работать с большим количеством реголита, оставаясь при этом достаточно легкой для работы в режиме реального времени, а затем проверить ее экспериментально.

Джо Лоука добавил:

На протяжении всего проекта мы уделяли основное внимание улучшению пользовательского опыта операторов этих систем — как мы можем облегчить их работу?

Мы начали с оригинальной виртуальной модели реголита, разработанной DLR, и модифицировали ее, чтобы сделать более масштабируемой.

Затем мы провели серию экспериментов — половину в симулированной среде, половину в реальном мире — чтобы определить, ведет ли себя виртуальная лунная пыль так же, как ее реальный аналог.

Поскольку эта модель реголита многообещающе точна, масштабируема и достаточно легка для использования в режиме реального времени, команда будет изучать, можно ли использовать ее при управлении роботами для сбора реголита.

Они также планируют изучить возможность разработки аналогичной системы для моделирования марсианского грунта, что может быть полезно для будущих исследовательских миссий или для обучения ученых работе с материалами, полученными в ходе долгожданной миссии Mars Sample Return.

22.02.2024