Rover ESA s hmatovou odezvou byl řízený na dálku


Kontrolor v Německu ovládal manipulátory vybavený rover Interact nacházející se v simulované měsíční krajině ve středisku ESA ESTEC v Nizozemí: testoval tak možnosti odběrů geologických vzorků. Ve stejné chvíli menší rover v Německu vykonával svoji činnost tak, jako by byl s prvně jmenovaným na stejném místě. Šlo o zkoušku před náročnou testovací kampaní Měsíci podobných vulkanických svazích hory Etna, která se plánuje na příští rok.

Aktuální testy vycházejí z předpokladu, že kosmonauti na palubě stanice Lunar Gateway budou řídit rovery na povrchu Měsíce. Při tom využijí ovládání se zpětnou vazbou – podobně jako špičkové herní joysticky, které jsou schopné zpětně tlačit na uživatele – aby měly posádky realistický pocit doteku srovnatelný s osobním pobytem na Měsíci.

Princip konceptu byl prověřený loni během kampaně Analog-1, kterou uskutečnila laboratoř ESA HRIL (Human Robot Interaction Laboratory) za podpory německého letecko-kosmického střediska DLR, resp. jeho Institutu pro robotiku a mechatroniku v Oberpfaffenhofenu nedaleko Mnichova.

Do kampaně Analog-1 se zapojil kosmonaut ESA Luca Parmitano nacházející se na oběžné dráze na palubě Mezinárodní kosmické stanice, který ovládal rover Interact na Zemi. Informace získával kamerami ve vysokém rozlišení a dotykovými senzory, přičemž prováděl zkušební sběr vzorků.

„Naším původním plánem bylo pokračovat po kampani Analog-1 skutečným geologickým průzkumem na hoře Etna v Itálii,“ vysvětluje vedoucí HRIL Thomas Krueger.

„Bylo to plánováno jako součást iniciativy DLR ARCHES (Autonomous Robotic Networks to Help Modern Societies), která má za cíli vyvinout heterogenní, autonomní a propojené robotické systémy v kontextu reálných aplikací.“

„Jenomže probíhající restrikce související s pandemií COVID-19 to aktuálně neumožňují. Namísto toho jsme přišli s myšlenkou propojit rovery výhradně na virtuálním základě: nastavili jsme společnou síťovou infrastrukturu, aby se domnívali, že jsou spolu – i když nebyli. Vlastně to byla robotická verze telekonference. Tak jsme mohli provést plnohodnotný test našeho výletu na horu Etna, který je nyní přesunutý na následující léto.“

Test vyvrcholil v okamžiku, kdy byl rover Interact společně řízený ze střediska DLR vzdáleného více než 660 km se střediskem ESA ESOC (European Space Operations Centre) v německém Darmstadtu. Obě střediska společně pomáhala vybírat a získávat geologické vzorky: dohlížela tak na aktivity ve „virtuálním vesmíru“.

„Tento druh experimentů je pro nás nesmírně důležitý, abychom získali potřebné návyky a operační zkušenost. Ty budou kritické pro budoucí robotické mise ESA na Měsíc,“ vysvětluje technik operací ve středisku ESOC Thorsten Graber.

V rámci své role hlavního řídicího střediska využíval ESOC špičkové řídicí a vizualizační nástroje vyvinuté firmou Trasys.

„Náš rover má dvě kamery. Jednu instalovanou na pohyblivém rameni a druhou na úchytu na konci dalšího pohyblivého ramene,“ vysvětluje robotický inženýr ESA Edmundo Ferreira.

„Úchyt je ovládaný za použití silového zpětnovazebního zařízení Sigma 7 se šesti stupni volnosti. To dovoluje operátorovi pocítit, kdykoliv se rameno setká s povrchem nebo uchopí kámen. Použité zařízení bylo ve skutečnosti letovou rezervou pro prototyp, který loni využil kosmonaut Luca Parmitano na oběžné dráze. Pro stav beztíže jej modifikovala firma Thales Alenia Space.

„Když bude zařízení ve vesmíru nasazeno v reálných podmínkách, tak ‘latence’ – tedy prodleva signálu – bude představovat velký problém. Proto jsme začali experimentovat a sledujeme, kterak uživatelé reagují na prodlužující se prodlevu mezi vydáním příkazu a reakcí robotického manipulátoru.“

Toto testování je zatím poslední v sérii postupně náročnějších zkušebních kampaní sledujících vazbu člověk-robot, které jsou kolektivně nazývané Meteron (Multi-purpose End-to-End Robotic Operation Network).

„Cílem naší práce vždy bylo umožnit vzdálené robotické operace. Díky pandemii COVID-19 se ovšem stalo to, že náš tým začal používat vzdálenou práci už jen proto, aby vůbec mohl provést zkušební kampaň,“ dodává Thomas Krueger.

„Takže jsme spolupracovali on-line na vývoji řídicího software, přičemž typicky v laboratoři pracoval jen jeden inženýr – měl ovšem telefonickou a on-line podporu od zbytku týmu. Mezitím byla kontrolní zařízení ovládána z domu, čímž jsme cvičili provozování robotických systémů v laboratoři.“

Samotný rover Interact je v procesu modernizace, během níž získá dodatečnou ochranu před prachem na manipulátorech a elektronice. Tyto úpravy jsou nezbytné pro úspěšnou realizaci zkoušky na hoře Etna v příštím roce.

Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).

Rubriky