Ученые создали симулятор для обучения роботизированных кубспутников Astrobee, применяемых в различных технических и студенческих экспериментах на Международной космической станции. Теперь эти небольшие автономные устройства могут самостоятельно работать с мягкими грузами на станции.
В создании новой программы приняли участие исследователи из Стэнфордского университета, Кембриджского университета и Центра Эймса NASA. В результате совместной деятельности был разработан специализированный открытый код Pyastrobee — симулятор, предназначенный для обучения робота Astrobee манипуляциям с деформируемыми грузами во внутренних помещениях орбитального комплекса. Эта разработка позволяет роботу эффективно перемещать мягкие грузовые мешки между модулями МКС, избегая столкновений с препятствиями.
Astrobee — система из трёх кубических свободно летающих роботов, созданная NASA для автоматизации рутинных задач астронавтов на МКС. Предыдущие испытания показали, что робот испытывает трудности при работе с деформируемыми объектами, такими как виниловые грузовые мешки, из-за сложности прогнозирования их поведения при захвате. Pyastrobee решает эту проблему, моделируя физические свойства мягких грузов и среду МКС с использованием физического движка Bullet.
Симулятор интегрирован с инструментами машинного обучения, включая программные библиотеки Gymnasium и Stable Baselines. Это позволяет тестировать стратегии управления на основе обучения с подкреплением реального положения в пространстве и учетом окружающей обстановки. Pyastrobee уникален благодаря моделированию деформируемых грузов и использованию программного обеспечения Python, что упрощает разработку и интеграцию с другими робототехническими инструментами.
Для управления Astrobee исследователи применили модельно-предсказывающий контроллер с использованием симулятора в качестве модели движения робота и груза. Это позволило обойти сложность создания аналитических моделей для деформируемых объектов. Испытания показали, что подход обеспечивает точное перемещение грузов, а модели с разной степенью детализации позволили оценить баланс между вычислительной точностью и скоростью.
Pyastrobee доступен на GitHub и может использоваться инженерами и студентами для разработки алгоритмов космической робототехники. В будущем команда планирует повысить вычислительную эффективность контроллера, внедрить фильтры безопасности для предотвращения столкновений и исследовать совместную работу нескольких роботов Astrobee для повышения стабильности транспортировки.
#Космос #Международная_космическая_станция #Космические_исследования #Наука #Космические_полеты #астронавт #Космический_корабль #Космические_эксперименты