NASA的宇航技工机器人

编译 陈轶翔

美国宇航局（NASA）的空间机器人将需要R2D2和BB-8的维修能力和智能，但实际却可能类似于C3PO和K-2SO。

我 们应该建造什么样的机器人来帮助宇航员探索我们自己的星系？20年来，NASA约翰逊航天中心的工程师一直在努力寻找这个问题的答案。最初是Robonaut：安装在几个不同的下肢和移动平台上的有着五指的类人上半身，用以研究拟人机器人在空间和行星表面的潜力。Robonaut2是更先进的版本，于2011年飞往国际空间站（ISS）。2013年，NASA的工程师建造了更轻的全身类人机器人Valkyrie，作为美国国防高级研究计划局机器人挑战赛的一部分。自那以后，Valkyrie就开始帮助工程师探索在行星表面和栖息地环境下双足步行的潜能。

在《星球大战》系列电影中，机器人充当着各种角色：翻译、领航飞船、战斗、提供饮料和掷骰子赌博（或《最后的绝地武士》中出现的游戏）。我们看到BB-8和R2D2入侵敌人的电脑、越过敌方战线搜寻秘密文件、甚至还去陪伴那些遗弃在荒芜星球上的勇敢英雄。然而，这两个机器人所擅长的是让宇宙飞船继续运行，即使在炸开的时候。为了完成这些维修工作，两个机器人都配备了各种工具和传感器——使得每一部电影的时间变得更长。用《星球大战》中的语言来说，它们是“宇航技工机器人”。NASA把它们称作看护机器人。显然，《星球大战》中的名字更酷。

NASA并不像义军同盟那样需要战地维修，但是载人宇宙飞船需要及时的维护。自20世纪后期Robonaut创建以来，一直被认为是一位潜在的“民兵”，可在紧急情况下帮助有效应急。然而，人形机器人，如Robonaut或Valkyrie（甚至是C3PO），并没有宇航技工机器人所隐藏的不可思议的工具库。它们无法在需要的时候神奇地产生恰当的工具。相反，人形机器人依靠的是为宇宙飞船上宇航员创造的界面和工具。无论是最初的Robonaut还是Robonaut2，都已经演示了使用钻头、转矩扳手、手术设备及空气质量检测装置等，这些修复轨道所必需的令人印象深刻的系列手工工具。对像国际空间站这样的运载工具进行预期维护的物理要求是围绕宇航员的能力而理解和设计的。模拟这些能力的机器人应当在这些运载工具中表现良好，至少在物理方面是这样的。

那么修理宇宙飞船的其他部分呢？除了令人印象深刻的工具库之外，宇航技工机器人对于宇宙飞船系统有详细的计划，而且拥有智能，可以在激烈的战斗中（或者是一系列的程序和意外事件中）创造性地解决问题，使得它们看起来很聪明。目前在国际空间站上的Robonaut2还不具备这种类型的知识和智能。Robonaut2执行的任何维修都需要专门的人机界面驱动，要么在空间站上要么从地面上。

未来的深空探测任务需要助手和看护机器人，这些机器人使目前完成这项工作所需的低延迟、高带宽通信成为可能。宇航技工机器人将需要更强大的智能，事实上，我们的宇航员也需要更多的智慧。在45分钟的往返光时延迟（到火星的最大值）情况下，飞行控制台要告诉宇航员完成维护程序是不可行的，在相同延时下，远程控制机器人一样是不可行的。

为了解决这个问题，NASA一直在探索它所说的“嵌入式智能”，将太空任务实际存在的机器人（Robonaut2）与人工智能和知识库（Watson）结合起来。R2D2关于其所在宇宙飞船的百科知识和即时解决问题的能力可能很快成为我们真实世界的Robonaut2的一部分。

《星球大战》系列电影对于空间机器人的很多功能的预想都是正确的。NASA的空间机器人需要能够半自主地修复宇宙飞船，需要解决可能出现的问题，并存储关于其所在宇宙飞船的知识，就像R2D2和BB-8一样。但是，至少在目前，它们看起来却更像是C3PO和K-2SO。