Robotika Abad 21: Sistem Terdistribusi, Telepresensi, dan Eksplorasi Angkasa

Robotika Abad 21: Sistem Terdistribusi, Telepresensi, dan Eksplorasi Angkasa

Robotika modern secara inheren terdistribusi. Robot kompleks terdiri dari gabungan modul otonom, semi-otonom, dan dikontrol manusia yang harus bekerja dalam sinkronisasi yang erat. Dalam telerobotika, tujuannya adalah memberi operator rasa kehadiran yang viseral di lokasi robot dengan mengalirkan video dan umpan balik haptik kembali kepada mereka.

Bagi Badan Antariksa Eropa (ESA), kemampuan ini sangat penting untuk misi di planet lain atau di angkasa dalam. Operator dapat duduk di stasiun antariksa—atau bahkan di Bumi—dan mengontrol alat dari jarak ribuan kilometer jauhnya.

Telepresensi dicapai melalui kombinasi umpan balik haptik dan video realitas augmented. Semakin kaya informasi sensorik, semakin alami persepsi operator, yang mengarah pada presisi yang lebih tinggi dan kontrol jarak jauh yang lebih aman.

Salah satu tantangan terbesar adalah link komunikasi. Loop kontrol real-time dalam robot mengandalkan aliran data yang andal dengan latensi rendah, tetapi link antara operator dan robot jauh sering kali tertiadari latensi tinggi, kehilangan paket, dan bahkan putusnya koneksi singkat—terutama melalui koneksi angkasa dalam atau broadband internet. Link ini harus diperlakukan sebagai bagian integral dari sistem kontrol, dengan kedua ujung terus-menerus sadar akan kondisinya untuk mempertahankan keamanan dan stabilitas.

Tim multidiscipliner ESA—yang terdiri dari ahli mekatronika, visi komputer, teori kontrol, dan rekayasa perangkat lunak—mengadopsi pendekatan berpusat data. Dengan memodelkan status sistem, frame video, dan sinyal kontrol sebagai data, kami secara alami mengintegrasikan status link ke dalam status sistem secara keseluruhan. Ini memimpin kami untuk mengevaluasi Data Distribution Service (DDS), yang sudah digunakan oleh NASA untuk komunikasi antariksa. Penyelidikan kami mengungkapkan bahwa DDS dapat mendukung teleoperasi real-time bahkan melalui link yang paling menantang, membuka perbatasan baru dalam robotika antariksa.

Selama acara TEDx RheinMain RocketMinds pada Mei 2014, saya secara jarak jauh mengontrol lengan robot Kuka yang terletak lebih dari 500 km jauhnya menggunakan prototipe eksoskeleton EXO-1 kami. Tugas—menempatkan pin logam dalam lubang dengan toleransi <0,5 mm—dilakukan melalui koneksi WAN 2G berbasis Internet, meniru latensi dan kehilangan paket yang khas untuk link antariksa. Meski ada keterlambatan 15 detik dan kehilangan data yang signifikan, DDS mempertahankan komunikasi yang lancar untuk umpan balik haptik, loop kontrol, dan video langsung, menunjukkan bahwa telerobotika presisi dapat dicapai bahkan dalam kondisi ekstrim.

Pada 2014, astronaut NASA Barry Wilmore melakukan eksperimen umpan balik gaya robotika pertama di antariksa—Haptics-1—di Stasiun Antariksa Internasional. Tonggak ini mengonfirmasi keberlayakan teleoperasi haptik di luar atmosfer Bumi.

Kali pertama umpan balik #haptic digunakan di antariksa, sekali pun! Hari ini @Space_Station#haptics-1 sedang dilakukan dengan sukses! pic.twitter.com/30zD5GzGqs

— ESATelerobotics (@ESATelerobotics) Desember 30, 2014

Jika Anda memiliki cerita tentang penggunaan Connext DDS yang ingin Anda bagikan, kirim email kepada kami di blogadmin@rti.com.