新型远程操作系统！未来可遥控机器人在月球挖土

10月21日消息，远程遥控的月球探测车可能很快就会登上月球工作。地面上的人可以通过虚拟化工具远程操控探测车上搭载的设备，灵活采集样本、挖掘月表或组装其他设备。

英国布里斯托大学机器人实验室的研究人员在位于牛津郡哈维尔市的欧洲航天局（ESA）欧洲太空应用和电信中心测试了他们的新型针对月球探测车的远程操作系统。他们通过虚拟化工具操控月球探测车，控制机械臂挖掘模拟月壤。这种方式不需要依赖摄像头传输视频信号，从而避免了由于地球和月球之间1.3秒信号延迟导致的摄像头反馈滞后问题。未来，欧洲航天局计划的“月光”项目卫星可以中继传输月球探测车的远程操作信号。

布里斯托尔大学的乔·卢卡（Joe Louca）在一份声明中说：“这种模拟系统可以帮助我们从地球上远程操作月球机器人，避免信号延迟的问题。”

这套虚拟化模拟系统还整合了“触觉”交互功能。换句话说，这套系统能够给用户提供触觉，模拟出月壤在月球低重力下的触觉特性。这让远程操作员能更好感知需要多大力才能挖掘出月壤，或者需要多大的力才能铲起采集的样本。目前，这种触觉交互功能只能用在一些虚拟化的基础任务中，比如压实月壤或者用铲子移动月壤，应用范围有限，尚未用于更复杂的任务。

卢卡说：“我们可以在这个模拟系统中调整重力的强度，并提供触觉反馈，这样就可以让宇航员感知月球条件下月球尘埃的质感和状况，毕竟月球引力只有地球的六分之一。”

这套系统还可以用来训练未来登月的宇航员，为他们提供一个逼真的模拟环境，提前了解月面情况。

卢卡说：“其中一种用途可能是让宇航员通过这套模拟系统来为即将到来的月球探测任务做准备。”

但卢卡说，在此之前还需要克服信任问题。先前的研究表明，用户在操作虚拟化系统时存在心理障碍，主要担心虚拟系统在现实中是否能够如期表现出预期的效果。

卢卡的团队对这套虚拟化系统的效率和可信度进行了量化分析。他们发现，当系统在采集模拟月壤时，效率达到了100%，可信度为92.5%；但倒出模拟月壤的可靠度略低。研究人员发现，在移动模拟月壤时，可以通过限制铲子的倾斜角度来精确完成这一操作。

虽然这套系统设计时主要考虑的是探月任务，但原则上同样的远程操作技术也可以用于火星任务。特别是当从火星车上取回样本试管并装载到另一辆从火星发射返回地球的飞行器时，这一技术可能会有帮助。

目前火星样本返回项目的预算和时间表都已经超出了控制范围，美国国家航空航天局已经请求业界帮助制定解决方案。火箭实验室最近赢得了一份合同，对可能的解决方案进行详细研究，回收毅力号火星车采集到的样本。尽管远程操作发挥作用可能还为时过早，但未来的月球、火星、小行星以及其他如彗星等岩石天体的样本返回和探测任务都可能用上远程操作。

“未来十年里，我们将看到多个载人和无人登月任务，比如中国的嫦娥计划和美国国家航空航天局的阿尔忒弥斯任务，”卢卡说。“这种模拟系统可能是这些任务准备或执行阶段有价值的支持工具。”（辰辰）