谷歌的實(shí)驗(yàn)性智能手機(jī)可能會(huì)成為太空機(jī)器人的大腦

　　SPHERES的研究工程師D.W. Wheeler和NASA的智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)主任Terry Fong

 

　　人類會(huì)覺得沉悶、重復(fù)性的任務(wù)很煩，工作效率低下，而機(jī)器人很擅長完成這樣的任務(wù)。所以NASA找到了谷歌的實(shí)驗(yàn)性“Project Tango”智能手機(jī)，用來繪制了一幅三維環(huán)境地圖，因?yàn)檫@個(gè)智能手機(jī)每秒能完成25次測量。經(jīng)過大量刪減的Project Tango將為叫做Spheres的機(jī)器人提供導(dǎo)航信息，這些機(jī)器人以前自主行動(dòng)的能力很有限。這個(gè)機(jī)器人和手機(jī)的結(jié)合體將在6月10日隨著軌道科學(xué)公司的Cygnus飛船發(fā)射升空。如果測試成功了，這個(gè)機(jī)器人將用來完成一些需要全天候操作的任務(wù)，比如密切注視國際空間站中的20000個(gè)物體，監(jiān)測放射性水平，或者檢測艙內(nèi)危險(xiǎn)的二氧化碳?xì)鈭F(tuán)。

 

　　“航天員通常用手動(dòng)的設(shè)備來完成這些任務(wù)。他們必須隨時(shí)操作，”NASA智能機(jī)器人組的主任Terry Fong說。“機(jī)器人不會(huì)抱怨你讓它一直工作。”Spheres的靈感來自于《星球大戰(zhàn)》中的訓(xùn)練機(jī)器人，它最早開發(fā)于2003年，現(xiàn)在只能在2*2*2米的立方體內(nèi)活動(dòng)。為了判斷自己的位置，Spheres會(huì)發(fā)射一種紅外脈沖，這種脈沖會(huì)讓這個(gè)立方體內(nèi)的5個(gè)信號燈引發(fā)一種超聲波的“咔咔”聲。通過測量每個(gè)“咔咔”聲要用多長時(shí)間才能到達(dá)Spheres，這個(gè)機(jī)器人就可以判斷自己的位置。但是這意味著，這個(gè)機(jī)器人不能移動(dòng)到這個(gè)超聲盒子的范圍之外。

 

　　NASA的科學(xué)家希望將機(jī)器人的活動(dòng)范圍擴(kuò)大到整個(gè)空間站。他們不想在空間站里到處安上信號燈，因?yàn)樵诎惭b和維護(hù)的時(shí)候會(huì)發(fā)生很多爭論;他們希望讓機(jī)器人掌握一些有關(guān)環(huán)境的知識，從而能夠自己導(dǎo)航。

 

　　給電腦編程，在里面增加一個(gè)非結(jié)構(gòu)性的環(huán)境及環(huán)境中的物體的圖片，這是一個(gè)很難的計(jì)算機(jī)科學(xué)問題。所以NASA才會(huì)決定求助于谷歌的智能手機(jī)，再增加一些調(diào)整過的功能，使這個(gè)設(shè)備適合在太空工作。雖然谷歌公司對Project Tango的內(nèi)部功能三緘其口，NASA的工程師Zachary Moratto還是可以說，這款手機(jī)能發(fā)射紅外信號，然后解讀一個(gè)攝像機(jī)拍攝的視頻，從而形成附近環(huán)境的實(shí)時(shí)地圖，并根據(jù)深度設(shè)置物體的顏色。根據(jù)紅外線形成的三維地圖上的深度感應(yīng)讀數(shù)，再利用自己的推進(jìn)器中的知識，Spheres就可以緩慢地在整個(gè)國際空間站里移動(dòng)了。

 

　　要跟蹤存貨情況，這個(gè)機(jī)器人可以使用射頻識別(RFID)傳感器來隨時(shí)了解空間站里大約20000件不同物品的情況。

 

　　“國際空間站大約有六個(gè)臥室大，”Fong說。“空間站里的東西可能一直堆到天花板上。”

 

　　因?yàn)橛詈絾T在空間站里要完成很多任務(wù)，而且通常每六個(gè)月會(huì)來回空間站一次，所以監(jiān)督工具、食物和其他物品的情況可以了解真實(shí)的費(fèi)用。

 

　　Spheres和Tango的結(jié)合設(shè)備還能監(jiān)督空氣質(zhì)量。因?yàn)樘罩袥]有重力，呼吸產(chǎn)生的二氧化碳會(huì)對宇航員的健康造成危害。國際空間站的風(fēng)扇會(huì)向生活區(qū)吹送新鮮的氧氣，但是無色無味的二氧化碳會(huì)聚集在空間站的角落里。Spheres和Tango的結(jié)合設(shè)備就像“煤礦里的金絲雀”，可以尋找空間站里二氧化碳濃度達(dá)到危險(xiǎn)程度的地方，或者放射性過高等問題。維護(hù)一個(gè)機(jī)器人比保養(yǎng)幾十個(gè)傳感器要容易得多。

 

　　宇航員不能把智能手機(jī)帶到太空去實(shí)驗(yàn)，Project Tango團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行一個(gè)簡單得多的實(shí)驗(yàn)，將Nexus S手機(jī)附著在Spheres上。如果手機(jī)的觸摸屏在零重力的環(huán)境中破碎，就會(huì)形成幾十個(gè)尖銳的小碎片，漂浮在艙內(nèi)。所以最后的Spheres和Tango結(jié)合設(shè)備要用鐵氟龍膠帶纏好。因?yàn)槭謾C(jī)信號可能對國際空間站的設(shè)備造成干擾，NASA將連接手機(jī)和地球上基站的基帶收發(fā)信機(jī)拿掉了。NASA對于將電池帶上太空也很謹(jǐn)慎，因?yàn)槿绻姵剡^熱或者需要吸收太多能量，可能造成災(zāi)難性的后果。Fong的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)還拿掉了Preject Tango手機(jī)的原裝電池，使用了一個(gè)特制的適合太空用的鋰電池。