ÅR |
Oppdatert: 28. oktober 2022 22:16 ER
Washington [US]28. oktober (ANI): Forskere har utviklet en ny tilnærming for å balansere risikoen og den vitenskapelige verdien ved å sende planetariske rovere inn i farlige situasjoner.
Forskere ved School of Computer Sciences Robotics Institute (RI) har utviklet en ny tilnærming for å balansere risikoen og den vitenskapelige verdien ved å sende planetariske rovere inn i farlige situasjoner.
David Wettergreen, en forskningsprofessor i RI, og Alberto Candela, som fikk sin Ph.D. i robotikk og er nå dataforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, vil presentere arbeidet sitt, “An Approach to Science and Risk-Aware Planetary Rover Exploration,” på IEEE og RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems senere denne måneden i Kyoto , Japan.
“Vi så på hvordan vi kan balansere risikoen forbundet med å gå til utfordrende steder mot verdien av det du kan oppdage der,” sa Wettergreen, som har jobbet med autonom planetarisk utforskning i flere tiår ved Carnegie Mellon University. “Dette er neste trinn i autonom navigasjon og å produsere mer og bedre data for å hjelpe forskere.”
For sin tilnærming kombinerte Wettergreen og Candela en modell som ble brukt til å estimere vitenskapelig verdi med en modell som estimerer risiko. Vitenskapsverdien estimeres ved å bruke robotens tillit til tolkningen av mineralsammensetningen til bergarter. Hvis roboten tror den har identifisert steiner riktig uten å trenge ytterligere målinger, kan den velge å utforske et nytt sted. Hvis robotens selvtillit er lav, kan den imidlertid bestemme seg for å fortsette å studere det nåværende området og forbedre sin mineralogiske modell. Zoe, en rover som i flere tiår har testet teknologier for autonomi, brukte en tidligere versjon av denne modellen under eksperimenter i 2019 i Nevada-ørkenen.
Forskerne bestemte risiko gjennom en modell som bruker terrengets topografi og terrengets sminkemateriale for å estimere hvor vanskelig det vil være for roveren å nå et bestemt sted. En bratt bakke med løs sand kan dømme en rovers oppdrag – en reell bekymring på Mars. I 2004 landet NASA tvillingrovere, Spirit and Opportunity, på Mars. Spirits oppdrag ble avsluttet i 2009 da den ble sittende fast i en sanddyne og hjulene gled da den prøvde å bevege seg. Opportunity fortsatte og virket frem til 2018.
Wettergreen og Candela testet rammeverket deres ved å bruke ekte Mars-overflatedata. Paret sendte en simulert rover som sprang rundt Mars ved å bruke disse dataene, kartla forskjellige veier basert på varierende risiko, og evaluerte deretter vitenskapen som ble oppnådd fra disse oppdragene.
“Roveren gjorde det veldig bra på egen hånd,” sa Candela og beskrev de simulerte Mars-oppdragene. “Selv under høyrisikosimuleringer var det fortsatt mange områder for roveren å utforske, og vi fant ut at vi fortsatt gjorde interessante funn.”
Denne forskningen bygger på flere tiår med RI-arbeid med å undersøke autonom planetarisk utforskning. Papirer som strekker seg tilbake til 1980-tallet foreslår og demonstrerer metoder som ville tillate rovere å bevege seg autonomt over overflaten til andre planeter, og teknologi utviklet gjennom denne forskningen har blitt brukt på nyere Mars-rovere.
Banebrytende autonome teknologiforskere ved CMU foreslo Ambler, en selvhjulpen, seksbeint robot som kunne prioritere sine mål og kartlegge sin egen vei på steder som Mars. Teamet testet den seks meter høye roboten på begynnelsen av 1990-tallet. Flere rovere fulgte, inkludert Ratler, Nomad og Hyperion – en rover designet for å følge solen mens den reiser for å lade batteriene.
Zoe begynte sitt arbeid i tøffe miljøer i 2004 og har reist hundrevis av mil i Chiles Atacama-ørken, et miljø som på mange måter ligner Mars. I 2012 endret Zoes oppdrag i ørkenen til å fokusere på autonom utforskning og beslutningene bak hvor de skulle dra og hvilke prøver som skulle samles inn. Et år senere bestemte roveren seg autonomt for å bore i ørkenjorden, og den oppdaget det som viste seg å være uvanlige, høyt spesialiserte mikrober, og demonstrerte at automatisert vitenskap kan resultere i verdifulle funn.
Candela og Wettergreen håper å teste deres siste arbeid på Zoe under en kommende tur til Utah-ørkenen. Paret ser også at forskningen deres gir verdifulle bidrag til fremtidig måneutforskning. Tilnærmingen deres kan brukes av forskere som et verktøy for å undersøke potensielle ruter på forhånd og balansere risikoen for disse rutene med vitenskapen som kan oppnås. Tilnærmingen kan også hjelpe en generasjon av autonome rovere sendt til overflaten av planeter for å utføre vitenskapelige eksperimenter uten behov for kontinuerlig menneskelig involvering. Roveren kunne vurdere risiko og belønning før han kartla sin egen kurs.
“Vårt mål er ikke å eliminere forskere, ikke å eliminere personen fra undersøkelsen,” sa Wettergreen. “Virkelig, poenget er å gjøre det mulig for et robotsystem å være mer produktivt for forskere. Målet vårt er å samle inn flere og bedre data som forskere kan bruke i sine undersøkelser.” (ANI)