新型遠程操作系統！未來可遙控機器人在月球挖土

10月21日消息，遠程遙控的月球探測車可能很快就會登上月球工作。地面上的人可以通過虛擬化工具遠程操控探測車上搭載的設備，靈活採集樣本、挖掘月表或組裝其他設備。

英國布里斯托大學機器人實驗室的研究人員在位於牛津郡哈維爾市的歐洲航天局（ESA）歐洲太空應用和電信中心測試了他們的新型針對月球探測車的遠程操作系統。他們通過虛擬化工具操控月球探測車，控制機械臂挖掘模擬月壤。這種方式不需要依賴攝像頭傳輸視頻信號，從而避免了由於地球和月球之間1.3秒信號延遲導致的攝像頭反饋滯後問題。未來，歐洲航天局計劃的“月光”項目衛星可以中繼傳輸月球探測車的遠程操作信號。

布裡斯托爾大學的喬·盧卡（Joe Louca）在一份聲明中說：“這種模擬系統可以幫助我們從地球上遠程操作月球機器人，避免信號延遲的問題。”

這套虛擬化模擬系統還整合了“觸覺”交互功能。換句話說，這套系統能夠給用戶提供觸覺，模擬出月壤在月球低重力下的觸覺特性。這讓遠程操作員能更好感知需要多大力才能挖掘出月壤，或者需要多大的力才能剷起採集的樣本。目前，這種觸覺交互功能只能用在一些虛擬化的基礎任務中，比如壓實月壤或者用鏟子移動月壤，應用範圍有限，尚未用於更復雜的任務。

盧卡說：“我們可以在這個模擬系統中調整重力的強度，並提供觸覺反饋，這樣就可以讓宇航員感知月球條件下月球塵埃的質感和狀況，畢竟月球引力只有地球的六分之一。”

這套系統還可以用來訓練未來登月的宇航員，爲他們提供一個逼真的模擬環境，提前瞭解月面情況。

盧卡說：“其中一種用途可能是讓宇航員通過這套模擬系統來爲即將到來的月球探測任務做準備。”

但盧卡說，在此之前還需要克服信任問題。先前的研究表明，用戶在操作虛擬化系統時存在心理障礙，主要擔心虛擬系統在現實中是否能夠如期表現出預期的效果。

盧卡的團隊對這套虛擬化系統的效率和可信度進行了量化分析。他們發現，當系統在採集模擬月壤時，效率達到了100%，可信度爲92.5%；但倒出模擬月壤的可靠度略低。研究人員發現，在移動模擬月壤時，可以通過限制鏟子的傾斜角度來精確完成這一操作。

雖然這套系統設計時主要考慮的是探月任務，但原則上同樣的遠程操作技術也可以用於火星任務。特別是當從火星車上取回樣本試管並裝載到另一輛從火星發射返回地球的飛行器時，這一技術可能會有幫助。

目前火星樣本返回項目的預算和時間表都已經超出了控制範圍，美國國家航空航天局已經請求業界幫助制定解決方案。火箭實驗室最近贏得了一份合同，對可能的解決方案進行詳細研究，回收毅力號火星車採集到的樣本。儘管遠程操作發揮作用可能還爲時過早，但未來的月球、火星、小行星以及其他如彗星等岩石天體的樣本返回和探測任務都可能用上遠程操作。

“未來十年裡，我們將看到多個載人和無人登月任務，比如中國的嫦娥計劃和美國國家航空航天局的阿爾忒彌斯任務，”盧卡說。“這種模擬系統可能是這些任務準備或執行階段有價值的支持工具。”（辰辰）