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前往月球的机器狗

导读 在苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学创建的机器人探险家 GLIMPSE 已进入太空勘探资源竞赛的最后一轮。长期目标是让机器人探索月球的南极地...

在苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学创建的机器人探险家 GLIMPSE 已进入太空勘探资源竞赛的最后一轮。长期目标是让机器人探索月球的南极地区。

月球的南极地区被认为包含许多可用于月球基地操作的资源,例如金属、冰形式的水和储存在岩石中的氧气。但要找到它们,就需要一个能够承受月球这部分极端条件的探险机器人。许多陨石坑使移动变得困难,而低角度的阳光和厚厚的尘埃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,这些机器人和工具能够在 Shoemaker 和 Faustini 陨石坑之间绘制和探测月球阴暗的南极区域。为了做到这一点,研究人员必须使地面探测技术适应月球上的恶劣条件。

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参加比赛的 13 辆月球车之一来自苏黎世,被称为 GLIMPSE(地质月球原位测绘仪和表面勘探探勘仪)。该机器人看起来有点像狗,四条腿可以半自主地穿越地形,并配备了多种光谱仪来识别岩石类型。

苏黎世大学 (UZH) Spacehub 的 Florian Kehl 与苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室的 Hendrik Kolvenbach 一起领导 GLIMPSE 项目。Kehl 曾在加州理工学院的 NASA 喷气推进实验室工作了五年,以寻找外星生命,他是该项目的科学主管,而 Kolvenbach 是整体项目经理并负责机器人技术。除了 UZH Space Hub 和 ETH 机器人系统实验室的两个主要利益相关者之外,来自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其中。

GLIMPSE 背后的机器人技术基于 ETH 衍生的 ANYbotics 开发的 ANYmal 机器人类型。GLIMPSE 机器人具有用于岩石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。

在人造月球景观中试运行

GLIMPSE 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,它展示了其在人造月球景观中导航的技能,尤其是在荷兰机库的比赛中。

GLIMPSE 机器人具有用于岩石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。图片来源:团队一瞥

GLIMPSE 有两个半小时的时间穿过陌生的月球景观到达一个特定的陨石坑,然后它必须在那里分析岩石。“之后,我们还有一个半小时的时间来分析数据,”Kehl 说。“这是一个非常紧迫的时间框架。”

这些团队没有直接看到月球景观——导航是基于机器人的摄像头记录和模拟卫星图像的定位数据。困难之一是控制信号延迟到达漫游车。为了模拟真实情况,有时甚至会完全失去与机器人的联系。“在这种情况下,具有成熟自主控制技术的机器人具有优势,”Kehl 说。

五支球队进入决赛

比赛揭示了机器人的优势和弱点:有些没有足够的照明,有些则电池有问题,或者在人工信号延迟方面苦苦挣扎。并非所有参与的 13 辆漫游车都到达了陨石坑。

“我们也遇到了各种困难,”Kehl 说。尽管如此,与大多数有轮子或履带的竞争对手相比,四足 GLIMPSE 被证明是特别有能力和敏捷的越野车。狗形机器人顺利通过首轮比赛,为球队赢得7.5万欧元。

研究人员现在日以继夜地工作,为今年晚些时候在卢森堡举行的最后一轮优化 GLIMPSE。五支球队进入决赛。获胜者将获得 550,000 欧元用于进一步开发他们的机器人设计。可以想象,GLIMPSE 可以在未来十年的某个时候用于真正的 ESA 对月球南极的任务。我们为 GLIMPSE 及其团队祈祷!

资料来源:苏黎世联邦理工学院