Как управлять планетоходами

[arezn99]

Могенгсен трижды с борта МКС будет управлять
ровером на Земле (http://www.spaceflightinsider.com/organizations/esa/astronaut-to-test-drive-rover-from-international-space-station/).
Предлагаю отслеживать здесь его работу, а потом обсудить и другие способы управления планетоходами.
 

[arezn99]

http://www.marsdaily.com/reports/One_small_step_for_man_as_astronaut_controls_robot_from_space_999.html
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=7749
... В понедельник датский астронавт Андреас Могенсен под тщательным контролем Европейского космического агентства вставил стержень в узкое отверстие. Находясь на борту орбитальной лаборатории на высоте около 400 километров над Землей, Могенсен управлял ровером Interact Centaur, который имеет две руки-манипулятора для выполнения тонкой работы, требующей высокой точности.

Сине-белый робот из стеклопластика, строительство которого обошлось примерно в 200 000 евро, также имеет камеру на голове. Она дает возможность контроллеру непосредственно видеть объект, с которым он работает. Однако способность видеть глазами робота – это не самое большое достижение разработчиков. Гораздо больше внимания заслуживает способность чувствовать.

Благодаря супер быстрым сигналам, передаваемым сложной системой работающих синхронно спутников, астронавт в режиме реального времени направил робот в заданное место. После этого он очень медленно опустил металлический стержень, находившийся в руке-манипуляторе машины, в узкое отверстие на рабочей панели.

[Майоров Виктор]

Непонятен смысл эксперимента. Зачем управлять с борта МКС? Чем управление с МКС принципиально отличается от управления с Земли?
Такое впечатление, что эксперимент высосан из пальца - не знали что придумать для астронавта.

[Karen]

Это совершенно новая технология (читайте статью или даже то что написал arezn99). В будущем, астронавтам нужна будет возможность делать такие задачи на любом планете с орбиты или, по крайне мере, издалека. Это шаг вперёд, не "busy work" (Мультитран переведёт это как "мелочные хлопоты").

[Грехов Михаил]

А ничего, что вокруг Земли летает масса спутников, которые и обеспечивают непрерывную связь робота на Земле с МКС. Поэтому сейчас ничего особенного не нужно. Просто наладить некую цифровую связь и пультик на МКС.

К сожалению будь то Луна, будь то Марс или какое-то другое космическое тело-там никакой особенно орравы спутников нет. Посему управление планетоходом со станции, которая мотается на орбите-под вопросом ибо связь не налажена. Чего там нового то? Интерфейс приема/передачи данных разработать?

Далее-а нахрена надо? Если Спириты, Оппотьюнити и Кириосити ездят сами по себе и неплохо управляются в полуавтоматическом режиме?

[Karen]

Из статьи, это новый уровень аккуратности:
"But sight is not the most important sense in this project. It is touch. In real-time, thanks to super swift signals bouncing off a dedicated complex system of satellites working in synchronisation, the astronaut manoeuvered the robot into place. He then very slowly lowered a metal pin held by the robot into a tight hole in a task board with less than a sixth of a millimetre of wriggle room. - Using a joystick - For the first time -- thanks to force-feedback technology -- when the pin was not aligned correctly Mogensen felt it hit the sides of the hole via the joystick he was operating on the space station. Cheers erupted when after several long nail-biting minutes the rover ... dropped the pin successfully into place. Scientists and engineers believe applications of this kind of tactile technology are huge -- allowing humans to guide robots in delicate tasks by feeling their way. The technology will allow people "to project a human-like presence into the robots, to do human-like tasks on the surface" of a planet, Andre Schiele, head of ESA's Telerobotics and Haptics Laboratory, told AFP."

Простите за Google перевод:
"Но зрелище это не самое главное чувство в этом проекте. Это сенсорный. В режиме реального времени, благодаря супер быстрые сигналы, отражаясь от специального сложную систему спутников, работающих в синхронизации, космонавт воспользовался ошибкой гостей робота на месте. Затем он очень медленно опустил металлический штифт состоится роботом в тугую дырочку в доске задач с менее чем одной шестой миллиметра выкручиваться комнате -. Использование джойстика - Впервые - благодаря заставить обратной связи технологии - когда контактный не выровнен Могенсен чувствовал, что попал в стороны отверстие с помощью джойстика он, работающего на космической станции. Ура разразился, когда после нескольких долгих 'привычка грызть ногти' минут, ровер ... бросил контактный успешно в место. Ученые считают, и инженеры приложения этого вида тактильной технологии огромны -. Позволяет людям вести роботов в деликатных задач, чувствуя свой путь. Технология позволит людям, "чтобы спроецировать человекоподобное присутствие в роботы, сделать человекоподобные задачи на поверхности планеты", Андре Шиле, глава телеробототехника и Haptics лаборатории ЕКА, сказал AFP."
(курсив - мой)

[Майоров Виктор]

Технология, возможно , и новая. Обратная связь по усилию - это дает много информации оператору и повышает точность его работы, но при чем тут МКС?
Отработку всего этого можно делать и на Земле с одинаковым успехом и с меньшими затратами.
Может я чего-то не понимаю?

[arezn99]

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Slam_dunk_for_Andreas_in_space_controlling_rover_on_ground
http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/iriss/Supervising_two_rovers_from_space
есть видео в обоих статьях

[arezn99]

Андреас Могенсен успешно поуправлял роботами с борта МКС. Но аналогичные работы с российского сегмента МКС
недавно проводились и будут проводиться.

Российско-германский эксперимент по управлению роботами с МКС будет расширен
(http://tass.ru/kosmos/2212848)
... эксперимент "Контур-2" включал двадцать 8-минутных сеансов связи, на протяжении которых космонавт должен отработать различные действия по управлению наземными роботами. Два сеанса этой серии состоялись 20 августа. Российский космонавт Олег Кононенко с борта МКС, движущейся со скоростью 8 км/с, научился гасить лампочки в наземной лаборатории, управляя роботом - гиперизбыточным манипулятором "Сурикатом". Благодаря особой конструкции джойстика, который был в руке у космонавта и компенсировал задержку сигнала, он впервые в мире смог ощутить движение робота и его контакт с окружающей средой.
... В ходе последующих сеансов эксперимента "Контур-2"
!!! в сентябре-октябре   СКОРО!
будут отрабатываться ощупывание роботом сложного лабиринта, прицеливание и преследование цели. "Для будущих экспериментов поставлены более сложные задачи - научиться с борта МКС закручивать гайки на Земле, вставлять вилку в розетку, открывать-закрывать дверь - довести эксперимент до промышленно-значимого результата", - уточнил Заборовский.
"В случае реализации программы освоения Луны, полученные нами результаты станут основой новых технологий применения роботов для строительства долговременных баз и поиска полезных ископаемых", - сказал ранее ТАСС директор, главный конструктор ЦНИИ робототехники и технической кибернетики Александр Лопота. По его мнению, "роботы нового поколения станут основой новой техногенной среды, которая позволит снизить риски, связанные с пребыванием человека в экстремальных условиях открытого космоса или на поверхности других планет".
... Эксперименты серии "Контур" проводятся с 2009 года в рамках соглашения между российским и германским космическими агентствами - "Роскосмосом" и DLR. Целью экспериментов является отработка технологий управления находящимися на планете роботами с борта пилотируемого орбитального комплекса. В рамках проекта "Контур-1" с Земли осуществлялось управление роботом, размещенным на МКС. Предметом планируемого эксперимента "Контур-3" станет управление группой роботов.

[Old Enginner]

А ничего, что вокруг Земли летает масса спутников, которые и обеспечивают непрерывную связь робота на Земле с МКС. Поэтому сейчас ничего особенного не нужно. Просто наладить некую цифровую связь и пультик на МКС.

Михаил, Вы явно - не связист
Основная и до сих пор (уже 20 с лишним лет) проблема НО связных группировал ("Иридиум", "ГлобалСтар" и пр.) - динамических безшовный (seamless) роуминг/хандовер при подхвате канала приходящим от уходящего борта зоны обслуживания. И это - для неподвижного объекта на Земле, местоположение которого априори точно известно. А если абонент летит с Первой Космической - "математика" баллистического предиктора просто "с ума сойдет"....Там же еще Допплер придется компенсировать....

[Грехов Михаил]

Вообще-то связь с МКС обеспечивается через спутники ГСО (TDRSS). Это американская связь. Есть возможность работать и в нашей связи и европейской (EDRS) и вроде японцы подтягиваются. 3 спутника решают все задачи. Переключение между спутниками одной системы настолько быстрое, что почти незаметно. Можно передавать всю телеметрию без разрывов. И тем паче незаметно для манипулятора робота, скорость которого невелика.

Посыл был общий - то, что у других планет нет таких систем связи вообще. Так что их надо создать. Да и управление никому не нужно. Передача усилия-полная ерунда... это не так уж трудно.

[Old Enginner]

Вообще-то связь с МКС обеспечивается через спутники ГСО (TDRSS). Это американская связь. Есть возможность работать и в нашей связи и европейской (EDRS) и вроде японцы подтягиваются. 3 спутника решают все задачи. Переключение между спутниками одной системы настолько быстрое, что почти незаметно. Можно передавать всю телеметрию без разрывов. И тем паче незаметно для манипулятора робота, скорость которого невелика.

Посыл был общий - то, что у других планет нет таких систем связи вообще. Так что их надо создать. Да и управление никому не нужно. Передача усилия-полная ерунда... это не так уж трудно.

Я в курсе про TDRSS
Только теперь прикиньте размеры и массу: антенна+гироплатформа, чтобы обеспечить энергетику трассы (Link Budget) для "линии вверх", чтобы у наземного Оператора была HD-картинка в темпе раельного времени.
Прим. 3 ГСО КА - Землю даже по видимости не кроют (спутниковый канал в режиме релейки - не работает), минимум 4, лучше 5

[Грехов Михаил]

Только теперь прикиньте размеры и массу: антенна+гироплатформа, чтобы обеспечить энергетику трассы (Link Budget) для "линии вверх", чтобы у наземного Оператора была HD-картинка в темпе раельного времени.

При чем здесь это? Антенна таки была обычной.... и стояла стационарно. Робот находился в помещении, где была внутренняя связь. Никакой прям таки прямой связи с МКС у робота я так понимаю не было (на роботе не видно никаких антенн, параболоидов и др). То есть вокруг робота еще была техническая обвязка связи. Передавать HD видео на сегодня-ерунда. Современные спутники могут передавать сотни HD каналов единовременно. А то еще вот на 4К выходят.   

[Old Enginner]

Только теперь прикиньте размеры и массу: антенна+гироплатформа, чтобы обеспечить энергетику трассы (Link Budget) для "линии вверх", чтобы у наземного Оператора была HD-картинка в темпе раельного времени.

При чем здесь это? Антенна таки была обычной.... и стояла стационарно. Робот находился в помещении, где была внутренняя связь. Никакой прям таки прямой связи с МКС у робота я так понимаю не было (на роботе не видно никаких антенн, параболоидов и др). То есть вокруг робота еще была техническая обвязка связи. Передавать HD видео на сегодня-ерунда. Современные спутники могут передавать сотни HD каналов единовременно. А то еще вот на 4К выходят.   

Так робот предназначен для автономной работе на орбите? или нет?
HD через ГСО передают мультиплексом, когда за счет статистического уплотнения первичка 34М жмется до 2,5М, а здесь выделенный канал.
Прим.  Ultra High Definition Television - рекламная мулька, для кинозалов

[Грехов Михаил]

Так робот предназначен для автономной работе на орбите? или нет?

Если тема про планетоход, то наверное планетоход он для того, чтобы что-то делать на поверхности планеты, где есть гравитация и можно ездить колесами. Но где такой режим потребуется-еще большой вопрос. Так и предстает картина, что эм.... случилась утечка радиации из реактора марсианской станции. И все люди смотались на орбиту вокруг Марса и робот по команде устраняет последствия аварии.... Или робот эм.... готовит что-то для проживания самих космонавтов. Но с такими потугами на это годы уйдут... управление роботом.   

[Old Enginner]

Пусть на планете, решь шла о канале ДУ.
А зачем на орбиту? Проще в убежище окопаться.
Робот в такой ситуации - бесполезен, электронные кишки сразу от радиации накроются.

[Грехов Михаил]

А зачем на орбиту? Проще в убежище окопаться.
Робот в такой ситуации - бесполезен, электронные кишки сразу от радиации накроются.

ну по-видимому другая планета это же не Земля. Там если бежать, то не в окоп, а в другое теплое местечко ибо все же искусственно поддерживается. Поэтому при аварии на марсианской станции и отсутствии других станций по близости-надо сниматься и на какой-нибудь орбитальный комплекс. там есть шанс выжить. А окопавшись-гарантированно помрешь в скафандре так как его ресурсы не безграничны. А ликвидация крупной аварии - несколько месяцев.

[Old Enginner]

Там если бежать, то не в окоп, а в другое теплое местечко ибо все же искусственно поддерживается. Поэтому при аварии на марсианской станции и отсутствии других станций по близости-надо сниматься и на какой-нибудь орбитальный комплекс. т

Как "по-Вашему" работает персонал АЭС у реактора? До разрушения защитных контуров, разумеется

[arezn99]

Луноходами управляли в real time, посылая отдельные команды.
Марсоходами управляют, посылая примерно раз в сутки программу (набор команд) как задание на сол.
Обеспечивает такой способ управления целый коллектив - ученые и технари.
Недавно опубликована рецензия на книгу о работе этого коллектива
Review: Seeing Like A Rover (http://thespacereview.com/article/2793/1)
Operating Mars rovers is more complicated than simply driving across the terrain and collecting images and other scientific data. Jeff Foust reviews a book that offers a behind-the-scenes look at the operations of the Mars Exploration Rovers and how scientists analyze and manipulate the data those rovers have returned to better understand the Red Planet.
Monday, July 27, 2015

То, что это сложная работа, понятно и по регулярным отчетам, например
http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2015/09181704-curiosity-update-sols-1073-1107.html?referrer=http://planetary.org/

В откликах на рецензию отмечается, что астронавт на околомарсианской орбите, хотя и сможет управлять в real time , не сможет заменить коллектив и обеспечить достигнутую эффективность работы марсохода.

Но, мне кажется, надо рассматривать сочетание обоих этих способов управления.
Ваши соображения на сей счет?
   

[arezn99]

Интересная статья на NSF:


Taking aim on Phobos – NASA outline Flexible Path precursor to man on Mars
  http://www.nasaspaceflight.com/2010/01/taking-aim-phobos-nasa-flexible-path-precursor-mars/
January 23, 2010 by Chris Bergin
К теме этой ветки:
... “A human Mars Orbit/Phobos Mission represents an intermediate step between human exploration missions in near-Earth space and human missions to explore the surface of Mars,” opened the expansive section on the manned missions to Mars/Phobos in the 65 page NASA internal “Flexible Path” presentation (available to download on L2).
... Supported by robotic companions such as Rovers, the astronauts would focus on collecting science samples for return to Earth and search for water ice – all whilst in the shadow of the Red Planet.
“Operation of Mars rovers from Earth is limited by the light time and communication opportunities to once-per-sol driving and articulation commands. From Phobos, a landing site would be visible about twice per sol for four hours each time, so on the order of four hours per sol during daylight. ДЕЙМОС значительно удобнее для управления марсоходами. СОГЛАСНЫ?
“Two rovers with sufficient longitudinal separation could be operated by a single astronaut during a reasonable workday. The almost zero latency would permit vastly more efficient field work and sample collection on Mars than possible if they are operated from Earth. Even joy-sticked driving would be feasible, allowing the rovers to cover much greater distances.
“The ability to interact with the environment in real time would significantly improve our understanding of the geology and our ability to select samples that best reveal the physical and biological history of Mars. Samples can be launched into orbit for pickup by the crew, or for later pickup by robotic return orbiters. This work would also benefit significantly from a conjunction-class mission. ХОТЯ в интернете много чего о марсоходах, какой-либо конкретизации этой ситуации я не нашел. а из данного фрагмента даже непонятно - астронавт сам управляет, или все-таки совместно с центром управления на Земле? 
“The low density of Phobos and its D-type spectrum suggests the possibility of large amounts of interior ice. Accessible ice would be a tremendous boon to later crewed Mars missions if it enables refueling in Mars orbit.”

В этом году сотрудники JPL предложили более экономичный вариант экспедиции к Фобосу
http://thespacereview.com/article/2726/1
http://thespacereview.com/article/2755/1
... The JPL approach ... to Mars exploration uses four SLS launches spread over several years for that initial human mission to Phobos. The first would launch a SEP-powered tug to send to Mars a pair of transfer stages for later parts of the mission. The second would also use the same SEP tug to send a habitat module to land on the surface of Phobos. Those launches could take place years in advance, said chief architect Hoppy Price, taking advantage of the performance offered by solar electric propulsion. ... The other two SLS missions would launch close together. One would place into Earth orbit a deep space habitat module and a Mars orbit insertion stage. The other would launch an Orion spacecraft with a four-person crew. The Orion, remaining attached to the SLS’s Exploration Upper Stage, would dock with the hab module, and the upper stage would then boost the stack on a trajectory to Mars, arriving 200 to 250 days later.
Once entering Mars orbit, the Orion would undock with the hab module and rendezvous with one of the transfer stages brought to Mars orbit on the first SLS mission. That stage would be used to dock the Orion to the Phobos habitat, where the crew would stay for up to 300 days. In the meantime, the hab module would dock with the other transfer stage in Mars orbit, which will be used for the return to Earth. At the end of the crew’s time on Phobos, the Orion returns to the hab module, and the transfer stage boosters the stack back to Earth.
ОДНАКО, что они будут делать 300 дней на Фобосе?
А ведь в JPL работают управленцы марсоходов!
Но, похоже, они и авторы этого проекта не общаются ...