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Astrobee:NASA 为国际空间站设计的最新机器人(图)

2017-02-14 08:52
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能够自己产生推力并完全自主地在国际空间站上移动,美国宇航局深知这个创意背后的担忧。除了上文提及的离心推进器之外,所有的的移动部件都安置在内部,这就意味着宇航员能够在任何地方抓住它,而且设备的每个角都被柔软的泡沫包裹形成圆形的缓冲,哪怕在运行过程中碰到什么东西也将损害降到最低。

“Astrobee可以在空间站上随意飞行。”Smith说道:“假如说发生碰撞,那么可能是空间站上的任何东西。”国际空间站的窗口会是一个重大问题,Smith说道:“Astrobee就像是一个蓬松的大型保龄球,在质量方面我们提出了非常严苛的要求,基本上能够应对各种碰撞。国际空间站上的常规窗口都有四层玻璃,两层是压力面板,分别位于机身的最里面和最外面,我们分别称之 scratch 和 debris 面板。我们目前尝试证明的是Astrobee无法打破scratch面板。”

Astrobee必须从基本上保证硬件安全。换言之,哪怕所有软件出现了不受控制的最糟糕情况,也要确保机器人不会对国际空间站造成严重的影响。

为了完全解决失控机器人所引发的安全问题,Astrobee团队不得不想象最糟糕的情况:软件故障导致机器人以最快速度进行加速,沿着国际空间站的最长直线距离(大约20米),直接进入空间站的其中一个窗户。在这种情况下,该机器人的最高速度能够达到每秒2米,要比软件限制的最高速度每秒0.75米快很多。

Smith说道:“在这种情况下,极有可能会打破scratch面板,不过我们并不会遇到比这个更糟糕情况。没有严重的损坏。”

有效荷载托架、传感器和大脑

Astrobee的前脸,装备了相机、传感器和触控屏幕

在Astrobee的每个面装备推进模块的同时,也为自主操作预留了所有传感器和计算硬件的空间,而且还有足够的托架来容纳各种有效载荷(两个位于正面,两个位于背面),每个托架都含有机械、数据和电源连接。正面顶部的有效载荷托架已经安装了Astrobee自己的导航传感器,Smith表示开放的有效载荷托架是Astrobee存在优先级。

Smith说道:“有效载荷托架的做法来自于SPHERES的经验。首先,SPHERES主要用于测试姿态飞行软件,但是后来科学团队意识到可以附加有效荷载,而这种方式让我们感到疯狂。因此,在Astrobee的研发过程中我们在如何设计上做了很多的思考。”

Astrobee的计算机系统内部有三层处理器:低层(Low Level)、中层(Mid Level)和高层(High Level)。中层和高层处理器是相同的,只是中层运行Linux系统并接管机器人的大部分核心功能,而高层运行Android系统并专门负责有效荷载。这样设计不仅让科学有效荷载漂亮和独立,同时还能保证Astrobee的编程更加容易,通过广泛的API编译能编译建立Astrobee连接的Android应用。

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