美国宇航局的Astrobee首次在太空自主飞行

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Photo: NASA/JSC

从2017年我们（指作者，以下简称我）第一次在NASA Ames见面以来，美国宇航局的Astrobee机器人已经走过了漫长的道路。事实上，他们已经一路到达了国际空间站：大黄蜂（Bumble）、蜂蜜（Honey）和蜂王（Queen Bee）现在就在上面。当蜜蜂和蜂王还在箱子里打包的时候（我可以想象，他们对此很不满意），大黄蜂已经在嗡嗡地转来转去，习惯了它的新家。为了准备单飞，Bumble所需要的只是一些宇航员辅助的环境测绘，上个月，这个小小的机器人立方体终于开始了第一次完全自主的国际空间站探险。
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: V0 [0 e2 s5 w/ n8月28日，在国际空间站的日本实验舱（JEM），也就是Kibo，进行了一个小时的Astrobee测试，我们把上面的视频剪辑在一起。宇航员Christina Koch一直在与NASA Ames的机器人专家合作，进行早期的太空蜜蜂启动活动，但并没有像所有人希望的那样完美，而且（可以理解）对机器人能够通过JEM成功飞行感到兴奋。
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Photo: NASA/JSC

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Astrobee的第一个自动执行任务的目标是使自己脱离对接，遵循由地面上载到机器人的航路表和目标列表组成的飞行计划，然后返回码头。所有这些都是在没有地面控制器或宇航员直接干预的情况下完成的。

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0 r1 v9 O# y: V# r# `7 j9 U9 G2 ]Astrobee是如何飞行的呢？
6 ?3 g2 H; K& `4 i1 W到目前为止，对于Astrobee来说，最困难的部分就是如何让它的定位功能能够可靠地工作。尽管机器人确实在视觉上导航，但它依赖于预先存在的地图，而不是SLAM。将这些初始地图放在一起，需要宇航员随身携带Bumble来收集图像，然后对其进行脱机处理以识别图像中的特征，并将它们与位置相关联以构建Bumble用于导航的地图。
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有了这样的地图，你必须找到合适的功能组合，包括导航，才能以最佳方式工作。如果你的地图功能太丰富，你的机器人将有太多的数据要管理，如果地图太稀疏，机器人将无法准确定位。这对Astrobee来说有点棘手，NASA Ames智能系统部门的副组长Maria Bualat向我们解释道：
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9 z% f# S/ n0 |& r* x"原来，我们的地图需要更丰富。我们试图将它们剔除以使其快速高效，但是没有保留足够的功能来使机器人能够稳固地进行本地化，因此会丢失很多东西。在我们较早的一些活动中，即使我们尝试进行基本动作飞行，机器人也会趋向于漂移，因为它将失去锁定。我们的上一次活动很棒，因为这是我们第一次使用功能更丰富的地图，并且本地化工作得非常好。很好，是因为[克里斯蒂娜]看到了我们在这些挣扎中的经历-她看到让机器人飞行非常困难。" NASA Ames智能系统部副组长 Maria Bualat。

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除了这一点点的软件优化，Bualat说Astrobee一直运行良好，没有任何其他软件或硬件问题。这对于任何机器人来说都是令人印象深刻的，尤其是对于一个完全在地面上开发并正在太空中使用的机器人来说。至于那些负责测试太空蜜蜂的宇航员，听起来他们真的很开心。
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% _+ b1 u: h3 w' e0 Z& t) r在接下来的几个月中，Astrobee将继续其调试活动，其中包括对Bumble进行调整，以使其能够尽可能强劲地飞行。例如，如果宇航员在其导航摄像头之前移动，则Astrobee需要能够进行导航，从而遮挡某些视图。然后，Bumble将安装并测试其支撑臂，之后的目标是开始使用某些科学有效载荷，例如壁虎式抓取器，RFID跟踪器和麦克风阵列，可以在此处和此处了解更多信息。Honey和Queen仍然需要进行自己的启动测试和校准，Maria Bualat表示，目标是在不久将来让多个Astrobee一起在国际空间站上飞行。

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