ESA

L’astronauta Frank Rubio a bordo della Stazione Spaziale Internazionale ha collaborato con un piccolo team di robot sulla Terra per portare a termine un compito complesso: un primo test di un nuovo approccio per combinare capacità umane e robotiche per il nostro ritorno sulla Luna e oltre.

Il test di telerobotica della durata di due ore si è svolto in un ambiente planetario simulato nel Centro aerospaziale tedesco, DLR, a Oberpfaffenhofen vicino a Monaco. Lavorando dal modulo europeo Columbus, l'astronauta della NASA Frank Rubio ha diretto un trio di risorse robotiche per rimuovere un sismometro da un lander lunare e posizionarlo a terra per rilevare i terremoti.

Frank ha svolto il ruolo di supervisore per la squadra di robot, lavorando sulla base del "punta e clicca". Ha preso il controllo diretto secondo necessità utilizzando un dispositivo di feedback della forza. Un braccio robotico di atterraggio DLR è stato combinato con il robot umanoide Rollin' Justin di DLR e il rover Interact a quattro ruote e due bracci dell'ESA.

L'obiettivo è far luce su ciò di cui gli astronauti hanno bisogno quando utilizzano robot con diversi livelli di indipendenza, noti come "autonomia scalabile". Questo approccio consente agli astronauti di avere un maggiore controllo sui robot.

Nello scenario di prova, il primo della serie "Surface Avatar", è stato necessario rimuovere un perno bloccato dal lander prima che Justin potesse posizionare il sismometro. Nel frattempo il rover Interact era stato danneggiato da un terremoto durante un'operazione di campionamento della superficie, tanto che il campione ancora bloccato nella sua pinza doveva essere recuperato da Justin e posizionato sul lander.

Alla fine, Frank ha portato a termine tutte le attività in tempo, fornendo al team anche un prezioso feedback sulle funzionalità dell'interfaccia utente e dei robot. Questi verranno implementati e convalidati nella prossima sessione di Surface Avatar nel gennaio 2024.

Questo primo test apre la strada a un successivo test Surface Avatar con un team più ampio di robot, pianificato per essere intrapreso dall'astronauta danese dell'ESA Andreas Mogensen durante la sua missione Huginn entro la fine dell'anno.

Le distanze coinvolte nel volo spaziale rendono poco pratico eseguire il controllo remoto diretto dei robot sulla Luna o su altre superfici planetarie dalla Terra. Invece, l’idea è che gli astronauti in orbita controllino questi robot – per esplorare e agire sulla Luna, e successivamente in altri ambienti alieni, senza i costi e i rischi dell’atterraggio.

“Il nostro progetto METERON intrapreso con DLR, ha dimostrato la fattibilità di questa tecnica di controllo con feedback di forza dall’orbita locale, espandendosi per lavorare con gli astronauti sulla ISS e culminando in una campagna all’aperto nell’ambiente lunare dell’Etna in Sicilia”, spiega Thomas Krueger, capo dello Human Robot Interaction Lab dell'ESA, in collaborazione con l'Istituto di robotica e meccatronica del DLR.

“Con Surface Avatar combiniamo un approccio di teleoperazione diretta con l’autonomia supervisionata per controllare più risorse robotiche per svolgere compiti complessi: immagina un cantiere sulla Terra, dove una gru potrebbe lavorare insieme a un bulldozer o un escavatore per portare a termine un grande compito.

“Ciò che vogliamo scoprire con questi test è come si comportano gli astronauti nella pratica. Quale modalità di controllo scelgono? Hanno consapevolezza della situazione vedendo il mondo attraverso gli occhi di più robot? E quali giudizi danno nella loro testa su come agire?”

Lo scenario di test di Surface Avatar presuppone l'ambiente relativamente strutturato di una base di superficie planetaria, dove i robot sanno già come interagire con alcuni degli oggetti intorno a loro e con gli altri robot sul posto. Pertanto, un display in realtà aumentata produce un elenco di opzioni che il controller può selezionare.

Se l'opzione desiderata non è disponibile, l'astronauta passa al controllo diretto, sentendo esattamente ciò che sperimenta il braccio robotico attraverso un dispositivo di controllo con feedback di forza, che consente un elevato livello di precisione.

"Siamo entusiasti di essere un passo avanti nel dare agli astronauti e agli esperti sulla Terra un'ampia gamma di possibilità per comandare e gestire squadre di diversi robot nello spazio", afferma il ricercatore principale Neal Y. Lii del DLR Institute of Robotics and Mechatronics. "Saremo in grado di utilizzare i nostri robot in superficie come avatar fisici e collaboratori intelligenti per eseguire compiti sempre più complessi."