Seznamte se s Valkyrie, vesmírným robotem NASA

Za pouhý měsíc povedou týmy tohoto 300 liber vysokého humanoidního robota v sérii simulovaných pokusů v rámci vesmírné robotické výzvy NASA.

Valkyrie, humanoidní kosmický robot NASA. Postaví se sama, žlutý postroj je chytit, jen když spadne. U tohoto dema byly její ruce nahrazeny stejně váženými figuríny. (Kliknutím obrázek zvětšíte.)
S&T: Monica Young

Seznamte se s Valkyrie: Je vysoká 6 stop a 2 palce, váží asi 300 liber a stojí 2 miliony dolarů a jednoho dne může tento humanoidní kosmický robot nebo pravděpodobně mnohem pokročilejší potomek pomoci lidem kolonizovat Mars.

Přestože je tento konečný cíl stále ještě daleko, Valkyrie, prototyp vyvinutý společností Johnson Space Center NASA, příští měsíc provede její první test specifický pro Marťan, protože 20 týmů provede simulovanou verzi robota skrz řadu scénářů. Vítězové si mohou vzít domů skvělou cenu: 1 milion dolarů je na stole.

Valkyrie: Prohlídka

Na první pohled vypadá Valkyrie na rozdíl od Iron Man, zářící kruh na její hrudi značí její stav (například modrý, když jsou zapojeny motory). Ale stáhněte zpět infračervenou průhlednou čelní desku a místo Tonyho Starka najdete spirálový senzor LIDAR, který neustále prohledává okolí, zda neobsahuje objekty a překážky.

Fotoaparáty a senzory oplývají Valkyrie kromě kamery MultiSense SL na její hlavě, která kombinuje laser, 3D stereo a video, aby získala pocit okolí kolem ní, další „nebezpečné kamery“ se dívají dopředu a zezadu od jejího trupu. Na každé ruce s třemi prsty pomáhá 38 senzorů udržovat obratnost. Četné malé motory ( akční členy, ovládané technikem) ovládají 44 stupňů volnosti robota včetně sedmi kloubových ramen.

Mozek robota jsou dva počítače Intel Core i7, které kombinují vstup senzorů a určují nejlepší postup. A zatímco testování se obvykle provádí s napájecím kabelem na místě, Valkyrie má také baterii, která je dobrá asi hodinu.

To všechno snímání, výpočetní technika a pohyb budou zásadní pro budoucí Valkyrieho misi na Marsu. Zatímco NASA zpočátku vyvinula Valkyrie (nebo, jak se původně jmenovala R5), pro pomoc při katastrofách, v roce 2014 agentura změnila kurz, aby ji překonfigurovala pro hluboký vesmír. Jako jeden z třídy „pečovatelských“ robotů může Valkyrie pomoci postavit živé látky na Marsu, udržovat systémy podpory energie a života, dokud nepřijdou lidé.

Výzva pro kosmickou robotiku

Za tímto účelem nyní Valkyrie a lidé, kteří ji rozvíjejí, nyní čelí vesmírným zkouškám, jako je kosmická robotická výzva, která se koná v červnu. Zde je nastavení:

V ne příliš vzdálené budoucnosti dorazila R5 na Mars spolu se zásobami před lidskou misí. Přes noc prašná bouře poškodila lokalitu a solární pole a způsobila, že primární komunikační anténa se stala nevyrovnaná. R5 musí nyní opravit únik vzduchu v lokalitě, nasadit nový solární panel a zarovnat komunikační anténu.

V podstatě tedy Valkyrie přehraje děj Marsu, mínus část o pěstování brambor.

Valkyrie ovládá zárubeň. Z pohledu vědec řídí Valkyrie pomocí HTC Vive, rozhraní virtuální reality, které poskytuje uživatelům 3D pohled na svět kolem robota. Černý kabel poskytuje sílu Valkyrie.
S&T: Monica Young

Dvacet týmů bude soutěžit v této výzvě, která je zcela simulovaná: týmy vydají počítačové příkazy virtuálnímu Valkyriemu, který bude působit ve virtuálním marťanském prostředí. Virtuální však neznamená snadné - týmy se budou muset vypořádat s přesně definovanými úkoly, omezenou šířkou pásma a vestavěnou latencí, která napodobuje komunikační zpoždění mezi Zemí a Marsem. Můžete sledovat vývoj týmů na Twitteru.

Výzva Space Robotics Challenge je však jen jedním z kroků maratonu. NASA také poskytla MIT a Northeastern University prototypy Valkyrie pro další vývoj; Northeastern's Valkyrie je hostitelem centra NERVE (New England Robotics Validation and Experimentation) Center of University of Massachusetts, Lowell. Třetí skupina na skotské univerzitě v Edinburghu zakoupila prototyp společnosti Valkyrie od NASA.

Tyto tři týmy učí Valkyrie složité předměty, například jak chodit po nerovných površích a chápat objekty různých tvarů. Také se učí, jak mohou roboti a lidé mezi sebou nejlépe komunikovat.

Proč Humanoid?

Ať už sledujete pokrok Valkyrie na Twitteru nebo vidíte živé ukázky jejích schopností, jako jsem to dělal v NERVE centru v dubnu, brzy se vyjasní jedna věc: výroba humanoidního robota je obtížná. Na jedné straně je docela neuvěřitelné sledovat, jak stroj ve tvaru osoby chodí nahoru a dolů po rampě nebo naviguje dveřmi. Na druhou stranu je také neuvěřitelné, kolik práce trvalo, než se sem dostalo.

"Valkyrie může v současné době chodit po rovném terénu vyvážením její váhy za všech okolností, " říká Taskin Padir (Northeastern University). "Proto to vypadá trochu jinak než lidská chůze." Dalším cílem je schopnost chůze po měkkém nebo nerovném terénu.

Podívejte se, jak Valkyrie předvádí své vyvažovací schopnosti v tomto videu:

Replikace schopnosti lidí chodit je již dlouho cílem robotiky, ale stále není spolehlivá *, a proto se kosmické roboty (jako je Spirit, Opportunity a Zvědavost) dosud spoléhaly na kola, aby se obešly. Ale pokud jde o stavbu lidských stanovišť na Marsu, roboti budou muset mít lidský tvar - protože nakonec to budou lidé, ne roboti, žijící a pracující na Marsu.

* Alespoň jeden další humanoidní robot udělal pokroky v chůzi, ale Atlas, vytvořený společností Boston Dynamics, se v některých klíčových způsobech liší od Valkyrie. Díky své hydraulické síle se může příšerně dobře pohybovat po nerovném terénu, ale tlak kapaliny (a případné doprovodné netěsnosti) není do vesmíru příliš vhodný. Takže Valkyrie používá méně výkonné, ale spolehlivější elektrické ovladače k ​​udržení rovnováhy.