Bereits im November schrieb der ESA-Astronaut Luca Parmitano Geschichte, indem er das Kommando über einen Rover von der Internationalen Raumstation (ISS) übernahm. Im Rahmen der Analog-1-Experimente wurde dieses Kunststück dank einer "Space Internet" -Befehlsinfrastruktur und einer Force-Feedback-Steuerung ermöglicht. Dies ermöglichte es Parmitano, einen 10.000 km entfernten Rover aus der Ferne zu bedienen, während er die Erde mit einer Geschwindigkeit von 8 km / s (28.800 km / h) umkreiste.
Diese Experimente, die Teil des METERON-Programms (Multi-Purpose End-to-End Robotic Operation Network) der ESA sind, fanden in einem Hangar in Valkenburg in den Niederlanden in der Nähe des Europäischen Wissenschaftsforschungs- und Technologiezentrums (ESTEC) der ESA statt. Der erste Test, der am 18. November stattfand, beinhaltete Parmitano, der den Rover durch einen Hindernisparcours führte, der so gestaltet war, dass er wie die Oberfläche des Mondes aussah und sich anfühlte.
Die Tests validierten das ausgeklügelte Kontrollnetzwerk sowie die Kontrollen, die Astronauten den Tastsinn vermitteln. Bei dem zweiten Test, der am 25. November stattfand, navigierte der Rover durch eine vollständig simulierte Mondumgebung und nahm Gesteinsproben auf und sammelte sie. Bei diesem Test wurde die Fähigkeit eines ferngesteuerten Rovers bewertet, geologische Untersuchungen an fremden Welten durchzuführen.
Wie der ESA-Ingenieur Kjetil Wormnes, der die Analog-1-Testkampagne leitet, kürzlich in einer Pressemitteilung der ESA sagte:
"Stellen Sie sich den Roboter als Lucas Avatar auf der Erde vor, der ihm sowohl Sicht als auch Berührung bietet. Es war mit zwei Kameras ausgestattet - eine in der Handfläche, die andere in einem wendigen Arm -, damit Luca und die entfernt gelegenen Wissenschaftler die Umgebung beobachten und die Felsen aus der Nähe betrachten konnten. “
Mit dem Sigma 7 Force-Feedback-Gerät (das dem Benutzer sechs Freiheitsgrade bietet) und zwei Monitoren führte Parmitano den Rover über schmale Pfade, um drei verschiedene Probenahmestellen zu erreichen und Gesteine für die Analyse auszuwählen. Währenddessen stand ein Team von Geologieexperten des Europäischen Astronautenzentrums (EAC) in Köln mit ihm in Kontakt und beriet ihn, welche Gesteine vielversprechende Forschungsziele seien.
Dies war das erste Mal, dass diese Art von Technologie auf der ISS zur Steuerung eines Roboters am Boden eingesetzt wurde. Es baut auch auf einem früheren Projekt der ESA auf, mit dem Astronauten mit geologischen Studien vertraut gemacht werden sollen. Jessica Grenouilleau, Projektleiterin von METERON bei der ESA Exploration Systems Group, erklärte:
„Wir haben durch unser Pangaea-Programm von Lucas vorheriger Ausbildung profitiert und Astronauten praktische Erfahrungen in der Geologie vermittelt. Es hat enorm geholfen, eine effiziente Diskussion zwischen der Crew und den Wissenschaftlern zu führen. “
Die bidirektionale Steuerungsverbindung zwischen dem Rover und der ISS wurde dank Kommunikationssatelliten in der geostationären Umlaufbahn (GSO) ermöglicht. Diese verbanden Parmitano mit der EAC und weiter mit dem Hangar, in dem der Test stattfand, und mit einer Latenz (oder Zeitverzögerung) von nur 0,8 Sekunden. Dank der revolutionären Schnittstelle konnte Luca spüren, wie der Roboter den Boden berührte oder einen Stein aufhob.
Die in diesen Experimenten verwendete METERON-Hardware und -Software wurde vom Human Robot Interaction Laboratory der ESA in Noordwijk, Niederlande, entwickelt. Unterstützung leistete das Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), das für die Integration der Steuerungssoftware und die Optimierung des Systemfeedbacks zur Berücksichtigung der Zeitverzögerung verantwortlich war.
Der ESA-Roboteringenieur Thomas Krueger, der das HRI-Labor leitet, erklärt:
„In diesem Explorationsszenario mit relativ kurzer Zeitverzögerung konnten wir die relativen Vorteile von Menschen und Robotern kombinieren: einen Menschen für seine Fähigkeit, mit komplexen und unstrukturierten Umgebungen und Entscheidungen umzugehen, und einen geschickten Roboter, der dies kann Bewältigen Sie raue Umgebungen und führen Sie die Befehle des Bedieners präzise aus.
„Durch die Verbesserung des Bedienererlebnisses durch Force-Feedback und intuitive Steuerung können wir bisher unmögliche Robotersteuerungsaufgaben realisieren und neue Methoden zur Erkundung des Weltraums eröffnen. Wir sind jetzt sehr daran interessiert, die Daten und das Feedback von Luca zu analysieren, um die Details seiner Leistung zu sehen und herauszufinden, wo wir zukünftige Explorationspläne verbessern und vorbereiten können. “
Die Analog-1-Experimente sind die neuesten in einer Reihe von zunehmend anspruchsvolleren METERON-Mensch-Roboter-Testkampagnen, an denen die ISS beteiligt ist. Der erste Force-Feedback-Test (der einen Freiheitsgrad beinhaltete) fand bereits 2015 im Rahmen des Haptics-1-Experiments statt. 2016 folgte das Kontur-2-Experiment mit zwei Freiheitsgraden des DLR. All dies gipfelte in diesen neuesten Experimenten mit sechs Freiheitsgraden.
Der nächste Schritt wird irgendwann im nächsten Jahr stattfinden und eine Outdoor-Simulation in einer mondähnlichen Umgebung beinhalten (derzeit TBD). In dieser Testphase sammelt und untersucht der Rover lokale Gesteinsproben in einem Szenario, das einer vollständigen Mondoberflächenmission so nahe wie möglich kommt.
Wenn Roboterforscher in naher Zukunft zum Mond und zum Mars geschickt werden, lässt METERON Astronauten sie von orbitalen Lebensräumen wie dem Lunar Gateway und dem Mars Base Camp aus steuern, anstatt Signale von der Erde aus senden zu müssen. Die Technologie ermöglicht auch die Erkundung unzugänglicher oder potenziell gefährlicher Umgebungen, die Astronauten nicht erreichen können.
Schauen Sie sich auch dieses Video des neuesten Analog-1-Tests mit freundlicher Genehmigung der ESA an:
