Луна содержит неиспользованные ресурсы, которые люди могут в конечном итоге добывать и эксплуатировать. Такие агентства, как Европейское космическое агентство (ЕКА), готовятся углубиться в жизнь нашего небесного соседа, чтобы идентифицировать эти минералы. Чтобы эффективно исследовать лунную поверхность, группа швейцарских ученых из ETH Zurich предполагала отправить не один марсоход, а скоординированный парк различных транспортных средств и летательных аппаратов, которые могли бы работать вместе.
Сила команды больше, чем сумма ее частей — в карьере в Швейцарии испытывают трехногого робота. Источник изображения: ETH Zurich/TakahiroMiki
Исследователи оснастили трех роботов ANYmal, разработанных ETH, набором инструментов измерения и анализа, которые потенциально могут сделать их подходящими устройствами обнаружения в будущем. Они протестировали роботов на различных участках в Европейском инновационном центре космических ресурсов (ESRIC) в Швейцарии и Люксембурге. Несколько месяцев назад швейцарская команда вместе со своими немецкими коллегами выиграла европейское соревнование лунных роботов.
Конкурс включает в себя поиск и идентификацию минералов на испытательном полигоне, смоделированном по образцу лунной поверхности. В недавней статье, опубликованной в журнале Science Robotics, ученые описывают, как они использовали команды роботов для исследования неизвестной местности.
«У использования нескольких роботов есть два преимущества», — объясняет Филип Арм, аспирант исследовательской группы под руководством профессора ETH Марко Хаттера. «Один робот может выполнять специализированные задачи одновременно. Более того, благодаря резервированию команда роботов способна компенсировать неудачи своих товарищей по команде. В данном случае резервирование означает установку важного измерительного оборудования на нескольких роботов. Другими словами, резервирование и специализация — противоположные цели. Чтобы получить преимущества обоих, необходимо найти правильный баланс».
Швейцарские инженеры создают роботов, пригодных для будущих лунных миссий по поиску полезных ископаемых и сырья. Чтобы гарантировать, что машины смогут продолжать работать, даже если одна из них выйдет из строя, исследователи учат их работать в команде. Источник: Цюрихский университет/Центральный центр информационных технологий – MELS.
Чтобы решить эту проблему, исследователи из ETH Zurich, Базельского университета, Бернского университета и Цюрихского университета оснастили двух ножных роботов экспертами. Один из роботов был запрограммирован так, чтобы особенно хорошо картографировать местность и классифицировать геологию. Он использует лазерный сканер и несколько камер, некоторые из которых также могут выполнять спектральный анализ, чтобы получить первоначальные сведения о минеральном составе горных пород. Другой робот-эксперт научился точно идентифицировать камни с помощью рамановского спектрометра и камеры микроскопа.
Третий робот — робот общего назначения: он может как картографировать местность, так и идентифицировать камни, то есть у него более широкий круг задач, чем у специализированного робота. Однако его оборудование означает, что он менее точно выполняет эти задачи. «Это позволяет завершить миссию, если один из роботов потерпит неудачу», — сказал Арм.
Особое впечатление на жюри произвели исследователи, участвовавшие в конкурсе ESRIC и ESA Space Resources Challenge, которые встроили резервирование в свои исследовательские системы, чтобы сделать их устойчивыми к потенциальным сбоям. В качестве награды швейцарские ученые и их коллеги из Исследовательского центра информационных технологий FZI в Карлсруэ получили годичный контракт на исследования для дальнейшего развития технологии. Помимо роботов на ногах, эта работа также будет основываться на опыте исследователей FZI с такими роботами для разработки колесных роботов.
Хендрик Колвенбах, старший научный сотрудник исследовательской группы профессора Хута, объясняет: «Ноги роботов, такие как наш ANYmal, превосходны на каменистой и крутой местности, например, при спуске по вулканическим кратерам. Роботы с колесами находятся в невыгодном положении в этой ситуации, но они могут двигаться быстрее на менее сложной местности. Поэтому в будущих миссиях имеет смысл комбинировать роботов с разными способами передвижения. Летающие роботы также могут присоединиться к команде».
Исследователи также планируют повысить автономность робота. В настоящее время все данные от роботов поступают в центр управления, где операторы ставят задачи отдельным роботам. В будущем полуавтономные роботы смогут напрямую поручать друг другу определенные задачи, а операторы смогут контролировать и вмешиваться.