苏黎世理工大学和苏黎世大学联合开发的机器人探险家“一瞥”进入了太空资源勘探竞赛的最后一轮。机器人的长期目标是探索月球的南极地区。
月球南极地区被认为含有许多对月球基地作业有用的资源,如金属、冰形式的水和储存在岩石中的氧气。但要找到它们,需要一个能够承受月球这一部分极端条件的探险家机器人。众多的陨石坑使移动变得困难,而低角度的阳光和厚厚的灰尘层阻碍了基于光的测量仪器的使用。温度的剧烈波动带来了进一步的挑战。
欧洲航天局(ESA)和欧洲空间资源创新中心(ESRIC)呼吁欧洲和加拿大的工程团队开发机器人和工具,能够测绘和勘探月球南极地区的阴影,即修梅克陨石坑和福斯蒂尼陨石坑之间。为了做到这一点,研究人员必须适应月球恶劣条件下的地面探测技术。
半自主越野
参加比赛的十三辆月球车中有一辆来自苏黎世,被称为“探月者”(地质月球原位地图绘制者和地表勘探探矿者)。这个机器人看起来有点像狗,可以用四条腿半自主地在地形上移动,并配备了各种光谱仪来识别岩石类型。
苏黎世大学太空中心的Florian Kehl与苏黎世ETH机器人系统实验室的Hendrik Kolvenbach共同领导了这一项目。Kehl之前曾在加州理工学院NASA喷气推进实验室研究地外生命,他是该项目的科学主管,Kolvenbach是项目总经理,负责机器人技术。除了UZH Space Hub和ETH Robotic Systems Lab这两个主要利益相关者外,卢塞恩应用科学与艺术大学、巴塞尔大学以及Maxon、ANYbotics和Metrohm公司的研究人员和工程师也参与了此次活动。
《一瞥》背后的机器人技术基于ETH分拆ANYbotics开发的ANYmal机器人类型。“一瞥”机器人拥有用于岩相学和化学岩石分析的仪器,包括拉曼光谱仪、显微镜和带变焦镜头的相机,用于概览和特写图像。
人造月球景观试运行
《一瞥》已经成功通过了第一次测试。与其他13名机器人探险家一起,它展示了在荷兰一个机库中为比赛专门设置的人造月球景观中导航的技能。
“一瞥”号有两个半小时的时间穿越陌生的月球地貌,找到一个特定的陨石坑,然后在那里分析岩石。“之后,我们又花了一个半小时来分析数据,”凯尔说。“时间非常紧迫。”
这些团队无法直接看到月球景观鈥攏导航是基于机器人的摄像头记录和类似卫星图像的位置数据。其中一个困难是,控制信号到达漫游者的时间延迟。为了模拟真实情况,有时甚至会完全失去与机器人的连接。Kehl说:“在这种情况下,拥有成熟自主控制技术的机器人具有优势。”。
五支球队进入了决赛
比赛揭示了机器人的优势和劣势:一些机器人没有足够的照明,另一些机器人电池有问题,或者与人工信号延迟有关。并不是所有参与的13辆漫游者都能一路到达火山口。
“我们也遇到了各种困难,”凯尔说。尽管如此,与大多数有车轮或履带的竞争对手相比,四足飞车在越野时表现出了非凡的能力和敏捷性。这只像狗一样的机器人成功地通过了第一轮比赛,为球队赢得了75000欧元。
研究人员目前正夜以继日地为今年晚些时候在卢森堡举行的最后一轮比赛优化视线。五支球队进入了决赛。获胜者将获得55万欧元,用于进一步开发他们的机器人设计。可以想象,在未来十年的某个时候,“一瞥”可以用于欧空局真正的月球南极任务。我们为《一瞥》及其团队祈祷。