Можно даже не сомневаться, что первыми в жизни человечества, чтобы исследовать далекие планеты, отправятся не люди, а роботы. И работы по разработке таких роботов уже ведутся. Давайте вместе со мной посмотрим, что же делают ученые-робототехники. Конечно, рядовому человеку тяжело себя представить такое, провести какие-то аналогии. Тяжело, но все-таки можно…
Представьте себе попытку управлять автомобилем, когда он делает только приблизительно то, что вы приказываете, вы лишь время от времени видите окружающую вас среду, 20 минут проходят между командой и ответом автомобиля, и в довершение ко всему, вы не знаете, как работает ваш автомобиль. Это мир научных исследований планетарного ровера.
Планетарные роверы - это научные инструменты для исследования неизвестного мира. Одним из основных направлений деятельности Исследовательского центра NASA в области автономии и робототехники является разработка и развитие инструментов и технологий, позволяющих ученым управлять ровером эффективно и действенно. Это создает проблемы как в пользовательском интерфейсе, так и в лежащих в его основе методах управления ровером.
Одним из важных элементов управления планетарным ровером является способность моделировать и визуализировать возможные результаты выполнения разрабатываемого плана. Для этого разработали систему VIPER, которая связывает выполнение плана, моделирование ровера и высокоточную, реалистичную среду виртуальной реальности (VR).
Эта система является частью более крупного разрабатываемого архитектурного проекта, который включает в себя инструменты для определения научных целей и составления планов.
Конечная концепция общей архитектуры заключается в том, что ученые в области "управления полетами" будут следить в других частях мира за работой аппарата, а также за научными продуктами в среде виртуальной реальности.
Ученые могут изучать физические особенности окружающей среды (расстояние, объем, поперечное сечение) и определять цели научного уровня, например, подойти к породе и пробурить небольшой образец.
Затем эти цели в интерактивном режиме уточняются в процессе управления полетами с помощью системы планирования, что добавляет ограничения, связанные с движением ровера, ресурсами и временем, необходимым для составления окончательного плана. Как только план будет готов, он будет передан в ровер.
Система VIPER позволяет пользователям моделировать и визуализировать возможные результаты выполнения разрабатываемого плана. Был разработан кинематически точный симулятор ровера, который позволяет ученым и инженерам более точно понимать последствия планируемых действий.
Система исполнения плана управляет симулятором, который, в свою очередь, управляет моделью ровера в среде виртуальной реальности. Это обеспечивает непосредственную связь между планом и полученным в результате поведением при выполнении.
Система VIPER представляет собой научно-ориентированную систему управления ровером, которая включает в себя три технологии.
1. Выполнение плана.
2. Моделирование.
3. Визуализация.
Интерфейсы виртуальной реальности и архитектура ровер-контроля основана на предположении, что ученый должен уметь определять научные цели и контролировать деятельность роверов с минимальной помощью инженеров и технологов или без нее.
Разработка пользовательских интерфейсов VR для роботизированного управления была мотивирована сложностью управления сложными механизмами высокой степени свободы в неизвестных, удаленных и опасных условиях. В отсутствие надежных полностью автономных возможностей способность операторов быстро и точно понять связь того или иного механизма с окружающей средой приобретает решающее значение.
Система VIPER включает в себя подсистемы выполнения плана, моделирования и визуализации. Эти компоненты позволяют ученым исследовать различные возможные планы и предполагаемое поведение робота в виртуальной среде.
Компонент выполнения плана интерпретирует командный план, проверяя условия и отслеживая выполнение требований плана. Он посылает команды на компонент имитации ровера и получает обратно информацию о состоянии. Компонент моделирования ровера, в свою очередь, моделирует кинематику ровера и его взаимодействие с рельефом местности.
Симулятор посылает информацию о позе в компонент визуализации, который постоянно обновляет свою модель окружения и визуализирует сцену для зрителя.
Механизм моделирования миссии
Параллельно с разработкой VIPER началось осуществление нового проекта под названием "Механизм моделирования миссии" (MSF). Механизм моделирования миссий разрабатывается в качестве имитационной среды, в которой разработчики автономных систем управления могут протестировать работу своей системы на основе набора интегрированных имитационных моделей сценариев полета.
MSF применен к приложению VIPER и это позволяет унифицировать коммуникацию между различными компонентами и в то же время упростить их интеграцию в более надежное моделирование.
Разработка MSF обеспечивает набор инструментов (библиотека компонентов моделирования и робототехнических систем), которые должны ускоряют процесс тестирования для разработчиков автономных систем.
Кроме того, предлагаемые рамки способствуют дальнейшему развитию стандартизации связи между автономным программным обеспечением и робототехническим оборудованием.
Вот видите, опять отличились сотрудники НАСА. Я уже писала о роботе, который способен передвигаться по вертикальной поверхности. Посмотрите публикации канала. Что же получается, в НАСА работают, а наши нет? Или просто у наших, как всегда, все засекречено? А вы как считаете? Или мне такая информация не попадается?
