NASA внедряет роботизированный интеллект для поддержки астронавтов и промышленности

MoveIt Pro: от космоса к земным приложениям — роботизированные руки с ИИ

Быть астронавтом — не всегда гламурно. Члены экипажа МКС тратят около трети времени на разгрузку грузовых кораблей и вынос мусора, говорит Шон Азими, руководитель команды Dexterous Robotics в центре Джонсона NASA. При полноценном экипаже из 7 человек.

При планах долгих пребываний на Луне (поздние миссии Artemis) NASA хочет передать роботам рутинную работу, освобождая экипаж для науки и исследования. Проблема: реальные роботы (мобильные 6-осевые манипуляторы) сложно заставить выполнять даже простые человеческие задачи.

Проблема роботизированной манипуляции

"Исторически роботизированная манипуляция — это большая рука на заводе, перемещающая шасси машины с конвейера на конвейер", — говорит Эзра Брукс, главный инженер ПО PickNik Inc. Интеллект не нужен для повторения запрограммированных действий.

Распознать объект в неструктурированной среде, подойти к нему, выполнить операцию — совсем другая, намного более сложная задача. Это вызов, который решает Boulder-ская PickNik с помощью NASA.

Достижения с NASA

Компания работала с роботизаторами центра Джонсона, доказав ПО, позволяющее роботу распознать люк космического корабля — защёлку, ручку, петли — затем открыть защёлку, захватить ручку и открыть дверь.

Планирование движения от начальной конфигурации суставов манипулятора к конечной "требует изощрённой математики и большой процессорной мощности", — Брукс. "При исполнении траектории ПО посылает команды до 1000 раз в секунду: двигай этот сустав с такой скоростью или в чуть иную позицию". Алгоритм обратной связи по силе сообщает, когда рука захватила защёлку, алгоритм управления определяет силу поворота.

Земные применения уже сейчас

ПО, разработанное с NASA (SBIR), теперь известно как MoveIt Pro. Тестировалось в новом интегрированном мобильном стенде iMETRO: манипулятор поднимал грузовые мешки МКС через люк в ячейку хранения — предвосхищая задачи роботов на Artemis.

MoveIt Pro развивался под финансированием NASA SBIR и Space Force, дальнейшие контракты улучшили UI, автономность и восстановление после сбоев.

Перспективы на Луне и коммерческих станциях

Ранние миссии Artemis короткие, но в итоге экипажи по 4 человека будут проводить на Луне и на станции Gateway по месяц в год. Остальные 11 месяцев роботы могут погрузку/разгрузку, инспекцию, обслуживание — следующая команда получит максимум от пребывания. "Максимизируем ценность денег, потраченных на доставку людей на Луну", — Азими.

Те же роботы пригодятся на коммерческих орбитальных станциях, которые тоже будут обитаемы неполного времени.

Коммерческая база на Земле финансирует космическое развитие

PickNik строит коммерческую клиентскую базу на Земле — финансирует разработку и делает её устойчивой. "Разработка через NASA SBIR фокусируется на пробелах между наземным и космическим случаями", — Азими. Нестабильная связь Земля-Луна требует более автономных роботов. Удалённое устранение проблем критично при 240 000 милях. Но эти способности полезны и на Земле.

Без раннего финансирования NASA 35-человеческая компания не создала бы коммерческий продукт. "В робототехнике нужны годы исследований и итеративной разработки алгоритмов и серьезной науки, чтобы прийти к продаваемому продукту. NASA финансировала большую часть этой фундаментальной работы", — Брукс.

Коммерческие успехи MoveIt Pro

Выпущен в 2023 году, MoveIt Pro нашёл значительную клиентскую базу. BMW использует для интеллектуализации роботизированных сборочных линий. Автоматизирует демо манипуляторов в лобби двух учебных центров AWS. Lightspeed — для гигантских манипуляторов, строящих панели стен, крыш, полов (борьба с дефицитом жилья). Hivebotics (Сингапур) — для робота-уборщика туалетов Abluo.

Для автоматизации роботов в космосе нужно много работы по построению доверия к роботизированному интеллекту. "Это гораздо сложнее любого другого ПО, когда-либо полётного в космос", — Брукс. Но Азими уверен: окупится. Роботы логистики смогут делать обслуживание объектов и поддерживать эксперименты пока экипажа нет. "Все, что роботы могут сделать в эти 11 месяцев — вы впереди".