NASA testuje, ako funguje prototyp rovera určeného na potenciálne misie na Mesiaci a Marse s ohľadom na autonómnosť, pohyblivosť v teréne, dojazd či rýchlosť.
Rover ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain). Zdroj: NASA
Národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) predstavil nový, zlepšený prototyp rovera. Poslúžiť by mal ako vzor pre budúce rovery, ktoré NASA plánuje použiť počas misií na Mesiaci a jedného dňa možno aj na Marse.
Rover ERNEST (Exploration Rover for Navigating Extreme Sloped Terrain), ktorý vyvinuli odborníci v Jet Propulsion Laboratory (JPL) Národného úradu pre letectvo a vesmír, je v porovnaní s predchádzajúcimi modelmi Curiosity a Perseverance autonómnejší a dokáže si lepšie poradiť aj v náročnejšom teréne.
Podľa Issa Nesnasa, hlavného technológa v JPL NASA, ktorý viedol nedávne testovanie, americká agentúra prostredníctvom ERNEST-a demonštruje schopnosť vytvoriť rover, ktorý je výkonnejší a prispôsobivejší ako súčasné modely.
ERNEST dokáže zdvihnúť každé zo svojich štyroch sieťovaných kolies a prekonať tak prekážky, ktoré by zastavili šesťkolesové marťanské rovery Curiosity a Perseverance. Okrem toho disponuje zlepšenými schopnosťami autonómneho rozhodovania.
Tieto pokroky v oblasti mobility a autonómie by sa mohli jedného dňa uplatniť na budúcich misiách, ktoré by prenikli do ťažko dostupných oblastí červenej planéty alebo Mesiaca.
Testovanie v púšti Colorada. Zdroj: Youtube/NASA/JPL-Caltech
Rýchlejší ako jeho predchodcovia
Vozidlo ERNEST ukazuje, že je možné postaviť rover, ktorý je dvakrát väčší ako prototyp a je schopný absolvovať dlhú misiu na Mesiaci. Počas nedávno uskutočneného sedemdňového testu v coloradskej púšti dosiahol ERNEST maximálnu rýchlosť približne kilometer za hodinu, čo je zhruba šesťnásobne viac ako rýchlosť rovera Perseverance, ktorý dosahuje na rovnom povrchu rýchlosť približne 0,16 kilometra za hodinu.
Sojourner bol malý šesťkolesový rover, ktorý pristál na Marse v roku 1997. Bol súčasťou misie Mars Pathfinder.
„S týmto vozidlom by ste mohli podniknúť vedecký výlet po Mesiaci alebo po Marse,“ povedal James Keane, planetárny vedec z JPL NASA, ktorý sa venuje lunárnym misiám.
Pôvodným cieľom tímu, ktorý vyvinul rover ERNEST, bol mechanický aspekt: navrhnúť relatívne jednoduchý a cenovo dostupný rover, ktorý ďalej rozvíja osvedčený systém odpruženia typu rocker-bogie používaný na všetkých marťanských roveroch úradu NASA od modelu Sojourner.
Tento pasívny systém zabezpečuje relatívne rovnomerné zaťaženie všetkých šiestich kolies vďaka čapom a vzperám, ktoré umožňujú každému kolesu prispôsobiť sa členitému povrchu.
Nácvik pohybu planetárneho rovera s aktívnym kĺbovým odpružením v kamenistom teréne. Zdroj: Youtube/JPLrav
Aktívne odpruženie
V prípade rovera ERNEST aktívne odpruženie umožňuje riadiť rozloženie hmotnosti medzi kolesami. Dva poháňané kĺby v prednej časti ovládajú kardanový systém, vďaka ktorému môže rover jazdiť rôznymi spôsobmi, ako je kĺzanie, chôdza na kolesách a prekonávanie prekážok.
Pomocou spojkového mechanizmu môže prepínať medzi aktívnym a pasívnym odpružením, pričom pasívne odpruženie má síce menšiu terénnu priechodnosť, je však energeticky úspornejšie. Vďaka štyrom riaditeľným kolesám môže jazdiť akýmkoľvek smerom vrátane jazdy bokom.
Väčšia autonómnosť
S cieľom naučiť rover samostatne uvažovať tím projektu ERNEST využil takzvané posilňované učenie (reinforcement learning), druh umelej inteligencie, pri ktorom sa robot učí interakciou so svojím prostredím.
Laboratórium dynamiky a simulácie v reálnom čase v JPL NASA vyvinulo virtuálne testovacie prostredie s vysokou mierou vernosti simulujúce správanie rovera. Tím do simulátora nahral údaje získané dokumentovaním reakcií skutočného hardvéru rovera na rôzne typy terénu. Na vysokovýkonnom výpočtovom klastri tím spúšťal mnoho simulácií naraz, pričom niekedy za jediný víkend absolvoval tisíce hodín testov.
Po mesiacoch virtuálneho tréningu bol tím projektu ERNEST pripravený otestovať, či rover dokáže pomocou nových, autonómnych algoritmov zistiť, ako prekonať terénne prekážky, ktoré by zastavili rover s pasívnym odpružením.
V areáli Mars Yard, vonkajšom terénnom testovacom areáli JPL NASA, pripravili prekážkovú dráhu s pieskovými vlnami, hromadami sutín, so schodmi a strmými svahmi. Potom sledovali, ako rover samostatne prekonáva terén. Odvtedy ERNEST absolvoval mnoho takýchto dráh.
Zdroj: NASA
(zh)
