En astronaut smart handske til at udforske månen, Mars og videre

NASA Haughton-Mars Project (HMP) og samarbejdsorganisationer SETI Institute, Mars Instituttet, NASA Ames Research Center, Collins Aerospace, og Ntention annoncerer den vellykkede felttest af en "astronaut smart handske" til fremtidig menneskelig udforskning af Månen, Mars, og videre. Den smarte handske er en prototype til en menneske-maskine-grænseflade (HuMI), der ville give astronauter mulighed for trådløst at betjene en bred vifte af robotaktiver, inklusive droner, via enkle enhåndsbevægelser.

NASA planlægger at vende tilbage til Månen i 2024 med Artemis-programmet, og derefter sende astronauter til Mars. Begge missioner forventes at omfatte en udvidelse af overflade ekstra-køretøjsaktiviteter (EVA) i både mængde og kompleksitet sammenlignet med Apollo. Fremtidige planetariske rumdragter forventes at forbedres i smidighed og komfort over tid. Men, som trykbeholdere, rumdragter vil sandsynligvis forblive grundlæggende besværlige, begrænsning af den fingerfærdighed og præcision, som astronauter kan udføre opgaver med, såsom at indsamle prøver og betjene robotter.

"En smart handske-udstyret rumdragt kunne være en løsning" sagde Dr. Pascal Lee, en planetarisk videnskabsmand med SETI Institute og Mars Institute, og direktør for NASA Haughton-Mars Project ved NASA Ames Research Center. "Med det, astronauter kunne nemt kontrollere en række robotaktiver, lave videnskabs- og udforskningsoperationer på Månen, Mars og andre destinationer mere effektive og produktive."

NASA Haughton-Mars Project er et førende internationalt måne- og Mars-analogt feltforskningsprojekt centreret om Haughton-meteoritnedslagskrateret og det omgivende terræn på Devon Island i det højarktiske. Som et af de mest Mars-lignende steder på Jorden, stedet kaldes ofte Mars On Earth. I løbet af dens treogtyve års historie, NASA HMP har ydet mange bidrag til fremme af planetarisk videnskab og udforskning gennem feltstudier på stedet, især i afprøvning af nye teknologier til rummet.

Hensigt, tidligere Arveng Technologies, udviklet den smarte handsketeknologi, der blev testet under årets HMP-2019 sommerfeltkampagne. En nystartet virksomhed grundlagt og drevet af studerende ved Norges Tekniske Universitet i Trondheim, Norge, Ntention er bedst kendt for designet og udviklingen af ​​en banebrydende smart handske, der er i stand til at styre droner blandt andre robotter med enkle enhåndsbevægelser.

"Vores filosofi er at skabe teknologi, der gør grænseflade mellem menneske og maskine intuitiv og problemfri, " sagde Moina Medboe Tamuly, COO og medstifter af Ntention, og en feltdeltager ved HMP-2019. "Nu, vi er glade for at se, at vores teknologi har potentielle anvendelser i rumudforskning."

Efter at have set en demonstration af Ntentions smarte handske til terrestriske applikationer, Lee foreslog, at det kunne anvendes på en astronauts rumdragt og foreslog at udføre et feltstudie af "Astronaut Smart Glove"-konceptet på HMP. Ntention-teamet tog udfordringen op med Tamuly som hoveddesigner for en prototype.

"Da jeg første gang så Ntentions smarte handske i aktion, Jeg tænkte straks på Arthur C. Clarkes tredje lov:"Enhver tilstrækkeligt avanceret teknologi kan ikke skelnes fra magi, " huskede Lee. "En tryksat rumdragt er relativt stiv, og hånd- og fingerbevægelser mødes med betydelig modstand. I "Astronaut Smart Glove, " følsomheden af ​​håndbevægelser er justerbar og kan indstilles højt, hvilket betyder, at teknologien kan tilpasses til en stiv rumdragt under tryk."

"Ntention smart handsken bruger en mikrocontroller til at aflæse forskellige slags sensorer, " forklarede Sondre Tagestad, systemudviklingsingeniør hos Ntention og også feltdeltager ved HMP-2019. "Sensorerne fanger selv subtile bevægelser af hånden og fingrene, og overføre disse trådløst til en mobil enhed, der styrer dronen eller en hvilken som helst anden robot." Tagestad var den tekniske leder på både software og hardware til prototypen "Astronaut Smart Glove."

Til HMP-2019-felttesten, Ntention smart handske-teknologien blev integreret i en eksisterende Collins Aerospace-konceptrumdragt, der blev brugt i analoge studier på HMP. Siden år 2000, Collins Aerospace, tidligere Hamilton Sundstrand og derefter United Technologies Aerospace Systems, har samarbejdet med NASA HMP i design og udvikling af en avanceret rumdragt til fremtidig måne- og Mars-udforskning.

"Astronauter har brug for rumdragter, der gør det nemt for dem at interagere med deres omgivelser, herunder udføre komplekse og delikate opgaver, " sagde Dr. Greg Quinn, leder af avanceret udvikling af rumdragter hos Collins Aerospace. "Næste generations jakkesæt vil inkorporere intelligente teknologier, der vil tage de nuværende muligheder til et nyt niveau."

Teammedlemmer evaluerede "Astronaut Smart Glove"-teknologien ved HMP-2019 gennem en række felttest, der involverede teledrift af kommercielle droner. Mens droner på Jorden almindeligvis bruger rotorer til flyvning, manglen på en væsentlig atmosfære på Månen betyder, at droner der kan bruge fremdriftsgas-thrustere i stedet. På Mars, hvor der er en betydelig atmosfære, omend tyndere end Jordens, droner kan bruge enten rotorer eller thrustere, afhængigt af højden på de steder, hvor de ville flyve.

"Astronauter på Månen eller Mars vil gerne flyve med droner af forskellige årsager, " forklarede Lee. "For eksempel, at indsamle en prøve, der er uden for rækkevidde, eller som skal isoleres fra forurening. Eller for at hjælpe med en eftersøgnings- og redningsaktion. I løbet af de seneste par sæsoner hos HMP, vi har sammen med NASA undersøgt, hvordan robotflyers kan hjælpe astronauter i en række forskellige videnskabs- og udforskningsopgaver, herunder opmåling, kortlægning, prøveudtagning, spejder, hente, og inspicerer."

Feltforsøg ved HMP-2019 viste, hvordan en astronaut i en rumdragt ville være i stand til på egen hånd at udføre adskillige vigtige videnskabs- og udforskningsopgaver med lethed ved hjælp af den smarte handske og en augmented reality (AR) visualiseringsgrænseflade. Andre test på HMP-2019 vurderede kvantitativt de dronehåndteringsegenskaber, der er tilladt af den smarte handske-grænseflade ved hjælp af standardiserede flytestmålinger.

"Flyve- og operationstestene tyder på, at den smarte handske og AR-grænsefladen mellem mennesker og maskiner ville gøre det muligt for astronauter at betjene droner og andre robotaktiver med lethed og præcision, inklusive i en tryksat rumdragt, " sagde Brandon Dotson, en rumfartsingeniør og testpilot hos den amerikanske hær, der tjente som primær testperson i HMP-2019 felttestene. Dotson er også modtageren af ​​HMP's første "HMP Apollo Fellowship, "en ny pris skabt i anledning af 50-året for Apollo 11-månelandingen.

Evalueringen af ​​"Astronaut Smart Glove" til måne- og Mars-udforskning forventes at fortsætte, især med applikationer til kontrol af andre typer robotaktiver, herunder robotmanipulatorer, rovere, og andre planetariske videnskabs- og udforskningssystemer. De lovende tidlige resultater opnået denne sommer kan indvarsle en ny æra i menneske-robot-interaktioner og rumudforskningsmuligheder.