宇宙から地球へ: ISS の宇宙飛行士が地上ロボットをどのように操作したか

宇宙機関は地上から宇宙船をどのように制御するかという問題をよく考えますが、逆の方向にもコマンドを送信できると便利な場合があります。つまり、宇宙にいる宇宙飛行士が地球上のロボットを制御できるようにするためです。 これが、テレロボティクスと呼ばれる手法を追跡するために国際宇宙ステーション（ISS）で実施されている一連の「サーフェイス・アバター」テストの背後にあるアイデアだ。

テストは2023年に、NASAのコロンバスモジュール内にいたNASA宇宙飛行士フランク・ルビオによって行われた。 彼は、ミュンヘン近郊のドイツ航空宇宙センター（DLR）にあった3台のロボットを制御することができた。

ルビオ氏は、宇宙飛行士が月面ミッションで行う必要があるのと同様の作業を実行するために、3 台のロボットを制御しました。 同氏は、月着陸船から地下の振動を検出する地震計と呼ばれる機器を取り外し、月震を検出するために設置する必要がある地上に設置するようロボットを誘導した。

このアイデアは、通信の側面をテストするだけでなく、ある程度の自律性を持つロボットと人間のコントローラーがどのように連携できるかを確認することでもありました。

「Surface Avatar では、直接遠隔操作アプローチと監視された自律性を組み合わせて、複雑なタスクを達成するために複数のロボット アセットを制御しています。地球上の建築現場を想像してください。そこではクレーンがブルドーザーや掘削機と並んで大きなタスクを遂行します。 」と欧州宇宙機関ヒューマン・ロボット・インタラクション研究所所長のトーマス・クルーガー氏は語った。

最近のテストでは、フランク・ルビオ氏がロボット着陸アーム、ローリン・ジャスティンという名前の人型ロボット、そしてインタラクトという名前の探査車のロボットをチームとして制御した。 ロボットのさまざまな形状とツールは、ルビオ氏がテスト中に詰まったピンを取り除いたり、着陸装置に配置するサンプル管の上を通過したりするなどの複雑な操作を実行するのに役立ちました。

このシリーズではさらなる実験が計画されており、デンマークの宇宙飛行士アンドレアス・モーエンセンはISSに到着後、ISSから数台のロボットを操作する予定だ。 これには、彼が同じ人型ロボットと、エンジニアがバートと名付けたロボット「犬」を操作することが含まれる。

この将来のテストでは、モーエンセン氏がグループのディレクターとして役割を果たし、ISSからミッションを監督しながら各ロボットに特定のタスクを実行するコマンドを送信することになる。 このシステムは、オペレーターが重力を感じるのに役立つ抵抗フィードバックを提供するジョイスティックなどの入力を使用します。

ロボットには、画像やビデオを ISS に送信するカメラが搭載されています。 地球と ISS の間には約 800 ミリ秒という短い通信遅延がありますが、ほぼリアルタイムの運用に問題を引き起こすほどではありません。

テストの作成者は、宇宙飛行士とロボットがどのような仕事をするのかという詳細を秘密にし、彼らが新しい課題にどのように対応するか、そしてチームが変化する状況に適応できるかどうかを確認することを好みます。本当の使命。

宇宙飛行士による遠隔ロボット工学の使用は、将来のミッション、特に月へのミッションにとって不可欠です。 地球と月の間では数分の通信遅延があるため、地上のコントローラーは月上のロボットをリアルタイムで制御できません。 そのアイデアは、例えば宇宙飛行士が月周回軌道上の宇宙船に乗り、その後ロボット探査機を地表に送り込み、科学サンプルの収集などの作業を行うよう制御できるというものだ。

同じ原理は、火星や他の惑星体など、より極端な環境にも適用できる可能性があります。 これは、温度、放射線、天候などの要因により人間の宇宙飛行士にとって潜在的に危険な環境で、ロボットの方が耐えられる可能性がある環境に特に役立ちます。

同プロジェクトの主任研究者であるDLR研究所のニール・Y・リー氏は、「地球上の宇宙飛行士や専門家に、宇宙でさまざまなロボットのチームを指揮・管理する幅広い可能性を与えることに一歩近づいたことをうれしく思う」と述べた。ロボット工学とメカトロニクス。 「私たちは地上でロボットを物理的なアバターや知的な同僚として使用して、より複雑なタスクを実行できるようになります。」