國際太空站實驗：機器人深入火星環境，帶你實作宇宙探索

八月底，一位來自國際太空站的宇航員進行了一場公開實驗：遠端操控人形機器人，探測并修複位于“火星”的太陽場。所謂“火星”，其實是模拟火星環境建立的一個空間：鐵鏽色的地面、牆壁和窗簾，此模拟空間處在德國航空航天中心，位于慕尼黑附近的奧博珀法芬霍芬。

本次實驗的機器人叫做Rollin’Justin，操作人是國際太空站歐洲太空總署的意大利宇航員Paolo Nespoli。在Nespoli的指令下，Rollin’Justin随之完成移動、導航、靜止、修複等一系列任務。Nespoli使用的并不是直接的遠端操作，而是用一台平闆電腦來發送進階指令。在其中一項任務中，Nespoli使用平闆來讓Rollin’Justin到達某個位置，并讓它從不同角度拍照。另一項任務則指引Rollin’Justin抓取一根電纜，并把它連接配接到資料端口上。

機器人學家将這種“平闆電腦發送進階指令”的方法叫做“監控自主”方法，并認為這種方法相比完全自主方法（機器人可以随心所欲做任何事）和直接遠端操作方法（宇航員需要控制機器人的每一個動作），有着不可比拟的優勢。監控自主能夠處理難以預計的錯誤和限制，比如交流滞後等。在這種方法下，宇航員變成了機器人的監護人，如果機器人在處理問題時遇到困難，人類則能馬上伸出援助之手，幫它順利完成任務。

來自德國航空航天中心的Neal Y. Lii博士是本次試驗的首席研究員，他表示：

這種概念依賴機器人智能，也就是機器人思考、計劃任務的能力。它提供了觸覺上的回報和視覺上的随動控制，減少了操作人認知上的局限，并緩解了沉浸式遠端作業系統帶來的壓力。同時，機器人智能會讓機器人一直處于一種安全的狀态之中，是以它會安靜地等待宇航員的指令和回報。

本次試驗叫做SUPVIS Justin，是歐洲航天局多目的端對端機器人操作網絡項目（METERON project）的一部分，其目的是開發能夠探測行星的先進人形機器人，來助力未來的宇宙探索任務。比如，如果人們決定探測火星，那麼他們便需要在火星表面建立栖息地和其他基礎設施，這時候，機器人便能幫上大忙了。在降落之前，宇航員可以讓機器人先到火星表面建立必需的基礎設施，待設施建立好了，宇航員才降落到火星表面。歐洲航天局和NASA一緻認為這是讓人類上火星的唯一現實的方法。

在本次試驗中，宇航員Nespoli共進行了兩種任務操作。其一是讓機器人監測并重新啟動太陽能電池闆單元，另一個則讓機器人進行系統軟體更新操作。

Nespoli順利且高效地完成了上述兩種任務操作，并邀請了兩位NASA宇航員Jack Fischer和Randy Bresnik參與實驗。雖然兩位宇航員對此次實驗操作毫無經驗，也從未得到相關訓練，但他們還是在Nespoli和德國航空航天中心團隊其他從業人員的幫助下，順利完成了任務。

Lii博士表示接下來團隊還會安排兩次SUPVIS Justin實驗，在下一次實驗中，團隊将會基于本次實驗經驗，提升平闆的使用者界面和機器人功能。同時，團隊将會逐次增加任務的複雜性和難度，來迅速訓練機器人技能。将來，他們還會測試遠端作業系統，因為此系統将會帶來一個更加“沉浸性”的體驗，在某些任務中是非常必要的。

Lii博士表示：

我們的實驗讓宇航員處在一種監控性的自主環境中，充當協作者的角色。我們的最終目标是建立太空機器人遠端操控系統手冊，為緻力于此領域的科學家們提供指導。

本文作者：Misty