Космическая станция приветствует летающих автономных роботов на базе Ubuntu

НАСА развернула три свободно летающих робота «Астроби» на МКС для ведения домашнего хозяйства.
Боты работают под управлением Ubuntu / ROS и Android 7.1 на модулях Inforce на основе Snapdragon и Wandboard, имеют 3 отсека полезной нагрузки, 6 камер и сенсорный экран.

Мы не слышали новостей от социального робота CIMON, подключенного к IBM Watson, с тех пор как в декабре прошлого года он дебютировал с действительно странным видео, в котором CIMON обвинил астронавта Международной станции Sopace Александра Герста в «подлости». Однако НАСА уже развернуло и протестировало три чем-то похожи роботы «Астроби» на МКС для помощи космонавтам, а не для разговоров с ними.


Астроби групповой портрет на МКС

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Разработанные в NASA Ames Research Center боты Astrobee называются Honey, Queen и Bumble.
В настоящее время им не хватает навыков искусственного интеллекта, голосового реагирования и возможностей распознавания лиц в CIMON, который был разработан немецким космическим агентством DLR совместно с Airbus и несколькими европейскими университетами.
Тем не менее, они так же свободно летают и управляются Ubuntu и предлагают автономную или дистанционно управляемую навигацию.


Астроби тестируется астронавтом НАСА Анной МакКлейн (слева) и двумя астробиами, перевозящими снаряжение своими захватными руками

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Размер Astrobee примерно такой же, как у CIMON, но это скорее куб, чем модифицированная сфера.
Робот с батарейным питанием включает в себя сенсорный экран, 6-кратную камеру, динамик, микрофон, фонарики, лазерную указку и различные кнопки, переключатели и светодиоды.

Три модульных отсека доступны для проведения экспериментов через модульный дополнительный интерфейс, а захватный рычаг может использоваться для перемещения оборудования вокруг станции.
Как и CIMON, Astrobee использует электрические вентиляторы для навигации в условиях невесомости МКС.


Детальный вид Astrobee

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Основная задача Astrobees - позволить астронавтам удаленно контролировать оборудование через камеры и микрофон ботов, пока они работают в другом месте на МКС.
Они также могут выполнять инвентаризацию и выполнять другие домашние дела или выступать в роли универсального плавучего компьютера с сенсорным экраном.
Хотя роботы должны оказаться полезными для космонавтов, их главная цель «состоит в том, чтобы предоставить испытательный стенд невесомости для приглашенных ученых, чтобы опробовать новые робототехнические технологии в космосе», заявила Мария Буалат, руководитель проекта Astrobee в НАСА Ames.


CIMON с Александром Герстом (слева) и Робонавтом 2

Astrobee - это более многофункциональная альтернатива свободно летающим роботам SPHERES на базе MCU, которые несут полезную нагрузку на станцию.
Astrobees также вдохновлены более ранними свободно летающими роботизированными камерами, такими как JAXA Intball и более ранними PSA и AERCam Sprint .

С точки зрения программного обеспечения, Astrobee больше похож на гуманоидного Robonaut НАСА, который также использует комбинацию Ubuntu и Robot Operating System (ROS).
В то время как Robonaut работает на процессорах PowerPC, Astrobee использует три компьютера с коммутацией сетевых подключений, использующих программное обеспечение с открытым исходным кодом.
Стек Ubuntu / ROS работает на двух компьютерах, а Android 7.1 - на третьем.
На борту также есть 7x MCU для управления двигателем.

На высшем уровне, ориентированном на применение, находится процессор высокого уровня (HLP), основанный на модуле Inforce Inforce 6601 Micro SoM .
HLP работает под управлением Android 7.1 на Snapdragon 820 SoC с четырьмя ядрами Cortex-A72, подобными ядрам Kryo.
HLP контролирует сенсорный экран, динамик, микрофон и SciCam.
Он отвечает за запуск гостевых научных приложений, разработанных учеными и коммерческими исследователями.

Также имеется процессор среднего уровня (MLP), который работает под управлением Ubuntu 16.04 и ROS на Inforce 6501 Micro SoM , который включает в себя более ранний четырехъядерный процессор Qualcomm с тактовой частотой 2,7 ГГц Snapdragon 805. SoC включает в себя ядра Krait 450, подобные Cortex-A15.

MLP отвечает за компьютерное зрение и картографирование.
Он подключен к двум цветным сканерам (NavCam и DockCam) и двум глубинным сканерам (HazCam и PerchCam).
PerchCam помогает управлять роботизированной рукой Astrobee, которую он использует, чтобы стабилизировать себя и нести объекты.
MLP предлагает такие функции, как локализация на основе видения, мобильность и обнаружение препятствий, а также управление системой управления отказами и наземной связью.


Аппаратная архитектура Astrobee

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Низкоуровневый процессор »(LLP) работает на Ubuntu / ROS с открытым исходным кодом Technexion Wandboard Dual SBC с NXP i.MX6 SoC с 2 ядрами Cortex-A9.
LLP выполняет оценку положения и контур управления движением и связывается с аппаратными компонентами, такими как IMU и Power Manager.
LLC подключается к другому компьютеру на базе Wandboard Dual, встроенному в док-станцию ​​Astrobee, где роботы возвращаются для зарядки.


Архитектура программного обеспечения Astrobee (слева) и открытый вид

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Программное обеспечение Astrobee Robot написано на C ++ для его высокоуровневых конструкций и ROS для его промежуточного программного обеспечения.
Он также предлагает динамический симулятор на базе Gazebo с несколькими пользовательскими плагинами.
Более подробную информацию можно найти в статье НАСА Эймса, ссылка на которую приведена ниже.

Дальнейшая информация

Astrobees должны завершить тестирование и быть готовыми к полному развертыванию к концу года.
Дополнительную информацию можно найти в объявлении НАСА о тестировании Astrobee и более раннем обзоре , в котором есть хорошее видео на YouTube.
Чтобы вникнуть в подробности, ознакомьтесь с исследовательской статьей Astrobee НАСА Эймса (PDF).