随着NASA不断地把各种探测器和宇航器送入太空,机器人智能化的进程和前景已经被越来越多的人所认识。但是摆在我们面前最大的挑战就是如何来远程操控这些机器人。NASA 和索尼已经就如何通过虚拟现实技术来训练操作员操控这些在太空中的机器人开展了合作。

虽然这些探测器和无人机都非常的实用,但是他们的特性太过单一。所以,对能够模拟人类灵巧的外形和能力的机器人宇航员的需求却无法满足。人类是非常全面的,我们能够通过大脑让我们的身体完成一些我们本身是无法完成的事情(比如宇航飞行)。人类之所以可以适应不同的环境,很重要的一点就是能够双脚直立行走。这样就把我们的手臂,手指都解放了出来,可以用手来完成各种任务并且运用工具。虽然机器人技术已经很快的赶了上来,但是我们用手的握力和操控能力是机械所无法比拟的。

NASA的 Robonaut 2 机器人宇航员被设计成了像我们人类一样,拥有手臂,手以及手指。但是设计灵巧的机器人宇航员只是完成了这个挑战的一半。

虽然NASA在控制探测器方面经验丰富并且计算精确,但是人类的控制更加迅速和直观;Robonaut 2的灵活度如果缺乏了人类的即兴和流畅的操控,那么它的设计就是一种浪费。

所以NASA正在全力探索如何让人类更好的去操控机器人宇航员。现代虚拟现实技术-让机器人模仿远程操作者的作业-可能是目前最好的方法。NASA现在正和索尼一同开发了一个叫做MightyMorphenaut的Playstation 虚拟现实模拟器来测试这种方法的可行性。

“目的就是可以把人不单单局限在鼠标和键盘上,而是放在一个可以观察和移动的空间之中。这样就可以减少训练操控作业的时间和更直观的对机器人进行操作” Garrett Johnson, NASA 软件工程师。

虽然这只是一个基于Playstation4上面的即时模拟器,但是这完全模拟了机器人宇航员在太空中会遇到的种种挑战,包括运动的距离和时间延迟。

目前来说,通过PlayStation 虚拟现实头戴系统和Move遥控器来操作还是相对简单的,因为机器人的设计就是完全模仿操作员的动作。但是即便这些机器人能够完全模仿操作员的动作,因为中间隔着非常遥远的距离,在通讯上的延迟会造成操作员的操作和机器人的动作产生时间延迟情况。

当操作员在地球上而机器人宇航员在太空中时,如何来不就时间延迟问题就成了一个非常大的挑战。所以MightyMorphenaut 模拟器就生成了一个时间延迟模式,用户可以看到一个虚幻的手是即时运动的,但是真正的机器人动作是有延迟的。

“我在这方面很在行,因为我已经试了很多次” Richard Marks,索尼Magic Lab的总监告诉我们, “不过通常我们把一个操作员第一次尝试时间延时模式,他们什么都做不了”

Mark所演示的就正是我们希望达到的;即时的反馈可以帮助操作员熟悉手和眼睛的协调性,通过足够的训练之后,他们就有能力来消除时间延迟的问题。

Marks 还告诉我虽然这只是一个模拟器,但是他们完全可能把这个虚幻的手变成真实的影像,这个技术就可以解决操控太空机器人的问题了。

但是它离完美还有很长的距离。Johnson 提到使用这个模拟器后得到的最主要的反馈就是这个虚幻的手提高了对运动的感知,但是真正被操控的物体任然在实际互动的过程中有困难。

通过对 Mighty Morphenaut的运用,我们已经能够找到解决问题的办法,我认为我们的应用已经很好的演示了在有时间延迟的通讯情况下的操作问题。但是,在我们的模拟器中,仍旧有一些问题有待解决。在有时间延迟的情况下,和一个漂浮的物体互动变的几乎不可能完成,所以之后的研究内容会包含帮助用户预判此类的运动方式。

NASA目前已经准备好运用现代虚拟现实技术来解决太空探索的相关挑战。他们已经尝试过使用Oculus Rift、Virtuix Omni 和HoloLens等,而且在以前就开始使用过去的虚拟现实系统来进行训练。