Одной из основных сложностей в исследовании Марса роботами является его неровная поверхность, которая характеризуется траншеями и воронками. Чтобы проверить способность роботов передвигаться по такой местности их сначала испытывают на Земле, например, в каменистых пустынях американского штата Юта. Там ученые из немецкого научно-исследовательского центра искусственного интеллекта и центра инноваций робототехники (DFKI) в октябре-ноябре 2016 года провели испытания роботизированных систем в рамках проекта полевых испытаний (FT-Utah).

В ходе проэкта FT-Utah, исследователи DFKI, совместно с учеными университета Бремена, проверили возможности своих роботов в исследовании чужеродных планет. В течении четырех недель команда проверяла роботов в полевых условиях, моделировала полную последовательность миссии вместе с управляющей станцией в Бремене. Шесть специалистов DFKI отправились в изолированное место, недалеко от Hanksville, где они создали базу для полевых испытаний. Роботы и необходимое оборудование, прибыли ранее, за несколько недель до этого, в корабельном контейнере.

Задачи для роверов

Ученым предстояла задача испытать возможности гибридного передвижения ровера SherpaTT и микроровера Coyote III, которые были построены в рамках проекта TransTerrA в центре инноваций робототехники.

Тяжелый ровер SherpaTT имеет вес в 150 кг, четыре колеса, шесть стандартных электромеханических интерфейсов, которые служат, помимо всего прочего, для транспортировки больших блоков полезной информации. SherpaTT может преодолевать склоны до 28 градусов. Кроме того, марсоход оснащен двухметровым манипулятором с шестью степенями свободы, что позволяет ему собирать образцы грунта и загружать их в микроровер Coyote III.

Микроровер Coyote III с весом менее 15 кг имеет звездообразные колеса и пассивную систему подвески, обладает высокой проходимостью и поднимается на склоны с уклоном до 42 градусов. Его также можно оснастить контейнерами для полезной нагрузки, или манипулятором. Coyote III служит в качестве системы поддержки для ровера SherpaTT.

Команда использовала статичные контейнеры BaseCamp с электромеханическими интерфейсами для проведения работ. BaseCamp также был использован в качестве станции связи для передачи данных и для приема полезной нагрузки роверов. Их также можно оснастить различными типами датчиков, батареями, или инструментами.

Центр управления в Бремене находится на расстоянии в 8300 км

Центр управления роверами находился в немецком городе Бремен, оттуда велось управления при помощи спутниковой связи. Виртуальная реальность и интерактивная трехмерная карта позволила оператору управлять роботами в реальном времени. В качестве устройства управления использовали дополнение к координатно-указательному устройству и специальный экзоскелет. Благодаря интегрированной силовой обратной связи оператор получил прямую обратную связь с манипулятором SherpaTT.

Удаленное управление роверами с центра управления в Бремене с использованием экзоскелета
Удаленное управление роверами с центра управления в Бремене с использованием экзоскелета

Испытания проходимости роботов и процесса возврата образцов в штате Юта

В ходе полевых испытаний в штате Юта был успешно смоделирован эксперимент по возвращения образцов экспедиции на Марс. Отдельные этапы миссии контролировались с диспетчерского пункта в Бремене. В точке отбора проб, манипулятор SherpaTT управлялся вручную с помощью экзоскелета. После встречи двух роботов и передачи образцов они вернулись к исходной точке по заданным маршрутам независимо друг от друга.

Реализация автономного поведения роботов была весьма сложной задачей. Поэтому ученые DFKI использовали специальные картографические алгоритмы, которые собирали информацию от различных датчиков и генерировали трехмерную карту местности.

В целом, в ходе полевых испытаний, ученым DFKI удалось получить важную информацию о надежности, автономности и мобильности своих систем, а также изучить новые методы разведки местности. Благодаря использованию виртуальной реальности (Virtual Reality Lab) им также удалось продемонстрировать интуитивное управление в реальных условиях на большом расстоянии.