NASA zet robotische intelligentie in om astronauten en industrie te versterken

Robots nemen saaie taken over van astronauten

Astronaut zijn is niet altijd glamour. Bemanningsleden op het ruimtestation besteden ongeveer een derde van hun tijd aan het binnenhalen van lading van voorraadscapsules en het meenemen van vuilniszakken terug, aldus Shaun Azimi, die het Dexterous Robotics team leidt bij NASA's Johnson Space Center in Houston. En dat met een voltijds bemanning van zeven.

Naarmate NASA verlengde astronautenverblijven op en rond de maan plant in de latere Artemis-missies, wil de agentur dat robots een deel van deze banale taken overnemen, wat bemanningsleden vrijmaakt om meer van de wetenschap en exploratie te doen waar ze voor daartoe zijn. Het probleem is, hoewel robots in science fiction vaak voor mens kunnen doorgaan, is het ontwikkelen van real-world robots — die meer lijken op mobiele zes-gewrichts armen — om zelfs de eenvoudigste menselijke taken uit te voeren, uitzonderlijk gecompliceerd.

PickNik's MoveIt Pro: van ruimte naar aarde

Boulder, CO-gebaseerd PickNik overwint deze uitdaging, met hulp van de ruimtevaartorganisatie. Het bedrijf werkte met robotici bij Johnson om software te bewijzen die een robot in staat stelde een luik op een ruimtevaartuig te herkennen — inclusief slot, handgreep en scharnieren — vervolgens het slot te draaien, de handgreep te grijpen en de deur te openen.

Alleen al de beweging plannen van een gegeven startconfiguratie van de gewrichten in een robotarm naar een eindconfiguratie die het instelt voor de volgende actie "vereist enige slimme wiskunde en veel CPU-kracht," aldus Ezra Brooks, Principal Software Engineer bij PickNik Inc. "Dan, zodra je daadwerkelijk die traject uitvoert, vertelt de software de robot alle minuscule bewegingen die het moet maken. Misschien wel 1.000 keer per seconde, stuurt het commando's: beweeg dit gewricht met deze snelheid of beweeg naar deze iets andere positie." Een krachtterugkoppelingsalgoritme laat de robot weten wanneer het het slot heeft gegrepen, en een controle-algoritme bepaalt hoeveel kracht de robot gebruikt om het te draaien.

Toepassingen op aarde

Terwijl nog veel werk te doen is om robots voor maanaanoperaties voor te bereiden, vindt software die PickNik met hulp van NASA ontwikkelde, al toepassingen op aarde. BMW gebruikt het om meer intelligentie te brengen aan robotische assemblage lijnen, en het automatiseert robotarm demonstraties in de lobbies van twee Amazon Web Services leercentra.

Een bedrijf genaamd Lightspeed gebruikt MoveIt Pro om enorme robotarmen te programmeren die "panelen" van muren, daken en vloeren bouwen in een poging de landelijke tekortkoming aan betaalbare woningen aan te pakken. En PickNik paste de software aan om Hivebotics van Singapore te helpen hun vlaggenschip te automatiseren, een toilet-schoonmaakrobot genaamd Abluo.

NASA-financiering als katalysator

Brooks zei dat het 35-personele bedrijf misschien geen commercieel product had ontwikkeld zonder vroege financiering van NASA. In robotica, "moet je jarenlang onderzoek en iteratieve ontwikkeling doen om algoritmes te verfijnen en serieuze wetenschap te doen om tot een punt te komen waar je zelfs een distinct product zou hebben dat je kunt verkopen." NASA financierde veel van dat foundationele werk.

En, hij zei, het helpt om te werken met een van de toonaangevende robotica organisaties ter wereld. "Werken met NASA is echt belonend vanuit het perspectief van in de diepte duiken in echt moeilijke problemen waar bijna niemand anders nog mee zit."

Toekomstvisie

Voor MoveIt Pro om ooit robots in de ruimte te automatiseren, zullen ingenieurs en ruimtevaartorganisaties veel werk moeten doen om vertrouwen op te bouwen in robotische intelligentie voor ruimtemissies. "Het is veel gecompliceerder dan echt enige andere software die ooit in de ruimte is gevlogen."

Maar Azimi zei dat de opbrengst de moeite waard zal zijn. Robots die logistiek werk kunnen doen, zouden waarschijnlijk faciliteitsonderhoud kunnen doen en zelfs wetenschappelijke experimenten kunnen laten draaien terwijl de bemanning weg is. "Alles wat robots in die 11 maanden kunnen doen, je bent voorop ten opzichte van waar je zou zijn als je die capaciteit helemaal niet had."