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仿真阿凡达 三维虚拟遥感机器人宇航员  

2010-07-26 12:51:18|  分类: 科技前沿 |  标签: |举报 |字号 订阅

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为重振美国经济,总统奥巴马2月份提交了一份高达3.8万亿美元的2011财年预算草案,不仅创下新的财政预算和赤字纪录,而且由于“预算不足”,草案中还削减了许多暂不影响美国国家安全的尖端技术项目,其中就包括2020年前重返月球并建立永久月球站点的“星座计划”。

 

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机器人宇航员或许在未来更为广阔的航空航天领域拥有更多的应用前景

奥巴马此举引来了不少美国政要的质疑,但此间又有分析人士指出:就美国国家航空航天局而言,早夭的“星座计划”虽然是个杯具,但该项目节留下来的钱仍可以用于支持另一项“机器人空间计划”以及其他一些创新技术的开发。

 

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操作者通过遥感操作系统同步控制机器人的动作

果然,通用与美国国家航空航天局近日宣布将联手合作,加速开发新一代机器人宇航员及其在汽车和航天领域的相关应用技术。

第一代机器人宇航员是10年前由美国国家航空航天局与美国国防部高等研究计划局联合研制的。机器人宇航员能够代替人类完成很多危险或异常精细的太空舱外作业,并提高人类对太空探索和建设能力。

太空行走是国际空间站中的一项重要活动,是轨道修复工作中的关键步骤,经过50多年太空作业工具的研发积累,高度智能化的类人形机器人终于有了实现的可能。虽然现阶段最先进的机器人在动作上也远不及人类灵活,但机器人宇航员却不必处处模仿人类,而是以人类宇航员在失重状态下的表现为设计基准的,尤其是极限工作能力、活动范围以及力量和耐久性等。这也是这种机器人与传统地球机器人的最大区别。

 

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太空行走是国际空间站中的一项重要活动

然而,机器人宇航员仍然需要由人来控制做出动作反应,这一过程的核心技术便是它的遥感操作系统,其基本描述为:操控者通过与机器人视觉同步的头盔显示器、拥有触觉和力度反馈的手套及肢体动作追踪传感器,与机器人宇航员实现连接,能够在三维空间里控制机器人宇航员多达43个自由度(关节),从而完成各种复杂的工作。

 

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新一代机器人宇航员

遥感操作系统实际上就是令操作者以虚拟方式出现在机器人的工作场景中,操控者会感觉他和机器人是融为一体的,头盔显示器会按三维效果显示机器人头部摄像头拍摄到的景物,以便提供最接近真实的视觉反馈,为实现这一功能,这种头盔必须能够计算出双眼的视域范围和成像差角,并具备图形叠加以及语音传达等其他功能。

控制机器人宇航员双手及手指动作的操作员手套安装有对弯曲变形敏感的手指姿态传感器,能够记录操控者每一个手指的空间位置变化并将其转化为数字信息,通过无线连接,系统将这些信息发送给机器人宇航员,后者自身的主动活动功能便会被激发,从而实现操控者的动作意图。手臂、躯干及头部的动作跟踪是由基于电磁感应的位置和方位传感器完成的,操控者和机器人宇航员之间的肢体动作同步过程也和上述手指动作环节完全一致,这种遥控机器人与《阿凡达》中的机械战士属于同一原理。

目前,除美国外,日本和欧盟也启动了类似的太空机器人项目。“星座计划”受搁置后,美国的载人航天事业发展也会放缓,而机器人宇航员或许在未来更为广阔的航空航天领域拥有更多的应用前景。

http://www.axis3d.com.cn/

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