ESA

L'astronaute Frank Rubio à bord de la Station spatiale internationale a collaboré avec une petite équipe de robots sur Terre pour accomplir une tâche complexe : le premier test d'une nouvelle approche visant à combiner les capacités humaines et robotiques pour notre retour sur la Lune et au-delà.

Le test de télérobotique de deux heures s'est déroulé dans un environnement planétaire simulé au Centre aérospatial allemand, DLR, à Oberpfaffenhofen, près de Munich. Travaillant depuis le module européen Columbus, l'astronaute de la NASA Frank Rubio a dirigé un trio de robots pour retirer un sismomètre d'un atterrisseur lunaire et le placer au sol pour détecter les tremblements de lune.

Frank a servi de superviseur pour l'équipe de robots, travaillant sur une base « pointer et cliquer ». Il a pris le contrôle direct si nécessaire à l'aide d'un dispositif à retour de force. Un bras d'atterrissage robotique du DLR a été combiné avec le robot humanoïde Rollin' Justin du DLR et le rover Interact à quatre roues et à deux bras de l'ESA.

L'objectif est de faire la lumière sur ce dont les astronautes ont besoin lorsqu'ils utilisent des robots avec différents niveaux d'indépendance, appelés « autonomie évolutive ». Cette approche permet aux astronautes d’avoir plus de contrôle sur les robots.

Dans le scénario de test, le premier de la série « Surface Avatar », une goupille coincée a dû être retirée de l'atterrisseur avant que le sismomètre puisse être positionné par Justin. Pendant ce temps, le rover Interact avait été endommagé par un séisme lors d'une opération d'échantillonnage de surface, de sorte que l'échantillon encore coincé dans sa pince devait être récupéré par Justin et placé sur l'atterrisseur.

Dans ce cas, Frank a accompli toutes les tâches à temps, tout en donnant à l'équipe de précieux commentaires sur les fonctionnalités de l'interface utilisateur et des robots. Ceux-ci seront implémentés et validés lors de la prochaine session de Surface Avatar en janvier 2024.

Ce premier test ouvre la voie à un test de suivi Surface Avatar avec une plus grande équipe de robots, qui devrait être entrepris par l'astronaute danois de l'ESA Andreas Mogensen lors de sa mission Huginn plus tard cette année.

Les distances impliquées dans les vols spatiaux rendent difficile le contrôle direct à distance de robots sur la Lune ou sur d’autres surfaces planétaires depuis la Terre. L’idée est plutôt de laisser des astronautes en orbite contrôler ces robots – pour explorer et agir sur la Lune, puis plus tard dans d’autres environnements extraterrestres, sans le coût ni le risque de l’atterrissage.

"Notre projet METERON entrepris avec le DLR a prouvé la faisabilité de cette technique de contrôle par retour de force depuis l'orbite locale, s'étendant au travail avec les astronautes de l'ISS et culminant par une campagne en plein air dans l'environnement lunaire du mont Etna en Sicile", explique Thomas Krueger, responsable du laboratoire d'interaction humain-robot de l'ESA, en partenariat avec l'Institut de robotique et de mécatronique du DLR.

« Avec Surface Avatar, nous combinons une approche de téléopération directe avec une autonomie supervisée pour contrôler plusieurs actifs robotiques afin d'accomplir des tâches complexes : imaginez un chantier de construction sur Terre, où une grue pourrait travailler aux côtés d'un bulldozer ou d'une excavatrice pour accomplir une tâche importante.

« Ce que nous voulons découvrir avec ces tests, c’est comment les astronautes se comportent dans la pratique. Quel mode de contrôle choisissent-ils ? Ont-ils une conscience de la situation en voyant le monde à travers les yeux de plusieurs robots ? Et quels jugements portent-ils dans leur tête sur la manière d’agir ?

Le scénario de test Surface Avatar suppose l'environnement relativement structuré d'une base de surface planétaire, où les robots savent déjà comment interagir avec certains des objets qui les entourent et avec les autres robots en place. Ainsi, un affichage de réalité augmentée produit une liste d’options que le contrôleur peut sélectionner.

Si l'option souhaitée n'est pas disponible, l'astronaute passe alors en contrôle direct, ressentant précisément ce que le bras du robot ressent grâce à un dispositif de contrôle à retour de force, permettant un haut niveau de précision.

"Nous sommes ravis de faire un pas de plus vers l'offre aux astronautes et aux experts sur Terre d'un large éventail de possibilités pour commander et gérer des équipes de différents robots dans l'espace", déclare le chercheur principal Neal Y. Lii de l'Institut de robotique et de mécatronique du DLR. "Nous pourrons utiliser nos robots en surface comme avatars physiques et collègues intelligents pour exécuter des tâches toujours plus complexes."