在人类登录火星之前，远程操控“半自动”机器人可能会先到火星

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今年 8 月底，一名国际空间站的宇航员远程操控了一台远在地球上的人形机器人，成功地在“模拟火星”环境下检查和修复了一个太阳能发电厂。实验场所在慕尼黑附近的德国宇航中心内（DLR）。

图 | 实验场所

欧洲航天局宇航员 Paolo Nespoli 操纵机器人 Rollin’ Justin 执行了一系列导航、维护和修复工作。Nespoli 没有使用直接远程操纵，而是通过平板电脑向机器人发出高级指令。在一项任务中，他使用平板电脑让 Justin（机器人）到达某个位置，然后命令它从各个角度拍照。另一项任务中，Nespoli 用指令命令 Justin 将数据线抓起来，并和数据端口连接起来。

图 | Justin 机器人

机器人学称这种操作方法为“监督自主”。比起“完全自主”（机器人完全自主行动）和“直接远程操纵”（控制者控制机器人的所有行为），“监督自主”有很多优势，是处理意外错误和限制（如通信延迟）的有效手段。在执行任务的过程中，宇航员扮演了一个监督者的角色，如果机器人遇到了问题，人类可以介入并帮助其完成任务。

德国宇航中心的 Neal Y. Lii 博士是本次实验的首席研究员，他表示：“这种概念依靠机器人本体的智能思考和规划任务。由于这种技术拥有触觉反馈和视觉伺服控制，所以它可以解决操作者的认知紧张，并能缓解沉浸式远程操作系统带来的压力。机器人智能能够让其自身一直处于安全的状态，等待来自宇航员的指令和反馈。”

德国宇航局和欧洲宇航局共同领导的这次实验被称为 SUPVIS Justin，是欧洲航天局多用途端对端机器人操作网络项目（METERON project）的一部分，其目的是研发能够进行星球探索的先进人形机器人。项目中包含一系列宇宙远程机器人操控实验，参与机构还包括美国国家航空航天局（NASA）和俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）。

图 | 地面控制团队

如果人类想要移居火星，那么必须在星球表面建造栖息地和其他基础设施，机器人将成为得力帮手。在着陆前，宇航员完全可以停留在轨道上操控星球上的机器人进行设施建造。欧洲宇航局和美国航空航天局一致认为这是让人类登陆火星的唯一办法。这也是为什么他们在德国宇航局建造了一个模拟火星环境的太阳能发电厂。

在 8 月份的实验中，Nespoli 执行了两种任务。第一项任务是让机器人检查并重启太阳能电池板，另一项是让机器人进行系统软件升级操作。

Nespoli 轻车熟路地完成了两项任务，在余下的时间里，他给了地面工作人员一个惊喜：他邀请了两位美国美国航空航天局的同事 Jack Fisher 和 Randy Bresnik 操作实验。尽管两位宇航员毫无操作经验，在 Nespoli 和地面工作人员的指导下，还是成功地完成了几项任务。

图 | Nespoli 帮助 Jack 完成任务

Lii 博士表示，接下来还有两场 SUPVIS Justin 实验。在下一次实验中，研究团队会根据国际空间站宇航员的反馈和经验，改进平板电脑的用户界面和机器人的功能。

“与此同时，随着成功的实验越来越多，我们还将逐渐增加任务复杂性和难度，来提升机器人的性能。我们还计划测试远程操作系统来提供更加沉浸式的体验，因为在特定任务中是必需的。”

Lii 博士补充道：“我们的研究让操作者处于一个监督式自主的环境中，扮演监督者的角色，把机器人视为一个同事，或者作为一个触觉上的物理延伸。我们的最终目标是打造一个太空机器人远程控制系统的衡量基准和指导手册，为该领域的其他研究者提供灵感。”

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编辑：Ren  

校审：黄珊

参考：

https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/space-robots/iss-astronauts-operating-remote-robots-show-future-of-planetary-exploration

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