NASA Menyebarkan Kecerdasan Robot untuk Memberdayakan Astronot dan Industri

MoveIt Pro dari PickNik, yang dikembangkan sebagian dengan pendanaan dan bantuan dari NASA, mengotomatiskan demonstrasi lengan robot di lobi dua pusat pembelajaran Amazon Web Services. (Gambar:PickNik Inc.)

Menjadi astronot tidak selalu glamor.

Anggota kru di stasiun luar angkasa menghabiskan sekitar sepertiga waktunya hanya untuk mengangkut kargo dari kapsul pasokan dan membawa kembali kantong sampah, kata Shaun Azimi, yang memimpin tim Dexterous Robotics di Johnson Space Center NASA di Houston. Dan itu dengan tujuh awak penuh waktu.

Seiring dengan rencana NASA untuk memperpanjang masa tinggal astronot di dan di sekitar Bulan dalam misi Artemis selanjutnya, badan tersebut ingin robot mengambil alih beberapa pekerjaan kasar ini, sehingga memberikan kebebasan kepada awak kapal untuk melakukan lebih banyak ilmu pengetahuan dan eksplorasi yang mereka lakukan di sana. Masalahnya adalah, meskipun robot dalam fiksi ilmiah sering kali disamakan dengan manusia, mengembangkan robot di dunia nyata — yang lebih mirip lengan bersendi enam yang dapat digerakkan — untuk menjalankan tugas manusia yang paling sederhana sekalipun sangatlah rumit.

Hivebotics di Singapura menggunakan versi khusus MoveIt Pro untuk mengotomatiskan produk andalannya, robot pembersih toilet bernama Abluo. (Gambar:PickNik Inc.)

“Manipulasi robot secara historis ibarat sebuah tangan besar di sebuah pabrik yang memindahkan sasis mobil dari satu ban berjalan ke ban berjalan lainnya,” kata Ezra Brooks, Principal Software Engineer di PickNik Inc., sambil menekankan bahwa tidak diperlukan kecerdasan untuk mengulangi serangkaian tindakan yang telah terprogram ini berulang kali.

Membuat robot dapat mengenali suatu objek di lingkungan yang tidak terstruktur, mendekatinya, dan melakukan beberapa operasi dengannya adalah pekerjaan yang sangat berbeda dan jauh lebih sulit. Inilah tantangan yang diatasi oleh PickNik yang berbasis di CO di Boulder, dengan bantuan dari badan antariksa.

Misalnya, perusahaan tersebut bekerja sama dengan ahli robot di Johnson untuk membuktikan perangkat lunak yang memungkinkan robot mengenali palka pada pesawat ruang angkasa — termasuk kait, pegangan, dan engselnya — lalu memutar kaitnya, memegang pegangannya, dan membuka pintunya.

Antarmuka pengguna untuk perangkat lunak kontrol robot MoveIt Pro dari PickNik Robotics menunjukkan kerja sama yang dilakukan perusahaan dengan produsen mobil BMW untuk membuat robot jalur perakitan lebih mampu menghadapi situasi yang tidak terduga. (Gambar:PickNik Inc.)

Merencanakan gerakan dari konfigurasi awal sambungan pada lengan robot hingga konfigurasi akhir yang menyiapkannya untuk tindakan selanjutnya “membutuhkan perhitungan yang sangat cerdas dan banyak tenaga CPU,” kata Brooks. "Kemudian, setelah Anda benar-benar menjalankan lintasan tersebut, perangkat lunak akan memberi tahu robot semua gerakan kecil yang perlu dilakukan. Mungkin lebih dari 1.000 kali per detik, ia akan mengirimkan perintah yang mengatakan, gerakkan sendi ini dengan kecepatan ini atau pindah ke posisi yang sedikit berbeda." Algoritma umpan balik gaya memungkinkan robot mengetahui kapan ia memegang kait, dan algoritma kontrol menentukan seberapa besar gaya yang digunakan robot untuk memutarnya.

Meskipun masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk mempersiapkan robot untuk operasi di bulan, perangkat lunak PickNik yang dikembangkan dengan bantuan NASA sudah dapat diterapkan di Bumi.

Pekerjaan di Johnson, yang didanai oleh program Small Business Innovation Research (SBIR), dilaksanakan di Integrated Mobile Evaluation Testbed for Robotics Operations (iMETRO) yang baru di pusat tersebut. Di sana, tim juga membuktikan kemampuan perangkat lunak untuk membuat tas pengangkat kargo seperti yang digunakan di Stasiun Luar Angkasa Internasional untuk masuk dan keluar dari palka dan tempat penyimpanan, untuk mengantisipasi penugasan robot Artemis di masa depan.

Perangkat lunak PickNik yang diuji dengan Azimi, sekarang dikenal sebagai MoveIt Pro, telah dikembangkan di bawah pendanaan SBIR dari NASA dan Angkatan Luar Angkasa, dan kontrak SBIR NASA selanjutnya telah membantu menyempurnakan antarmuka penggunanya serta meningkatkan otonomi dan kemampuannya untuk pulih dari kegagalan.

Misi awal Artemis akan singkat, tetapi pada akhirnya, awak yang terdiri dari empat orang atau lebih mungkin menghabiskan satu bulan per tahun di Bulan dan di stasiun luar angkasa di orbit bulan, yang disebut Gateway. Selama 11 bulan lainnya, kata Azimi, robot dapat memuat dan menurunkan persediaan serta melakukan pekerjaan inspeksi dan pemeliharaan sederhana, sehingga kru berikutnya dapat memanfaatkan masa tinggal mereka sebaik-baiknya. “Saya melihatnya sebagai cara untuk memaksimalkan nilai uang yang kita keluarkan untuk membawa manusia ke permukaan bulan,” katanya.

Dia mencatat bahwa robot yang sama dapat menjalankan peran serupa di stasiun ruang angkasa komersial yang kini dibangun oleh segelintir perusahaan untuk orbit rendah Bumi, yang kemungkinan juga hanya akan diawaki secara paruh waktu.

Untuk saat ini, kata Azimi, PickNik sedang membangun basis pelanggan komersial di Bumi, yang membantu mendanai pengembangan produk dan menjadikannya berkelanjutan. “Jadi, pengembangan kami melalui SBIR NASA berfokus pada kesenjangan antara kasus penggunaan terestrial dan kasus penggunaan di luar angkasa.” Misalnya, komunikasi yang tidak konsisten antara Bumi dan Bulan akan membutuhkan robot yang lebih mandiri. Dan kemampuan untuk memperbaiki masalah apa pun yang timbul dari jarak jauh akan menjadi jauh lebih penting ketika operator manusia berada dalam jarak 240.000 mil. Namun semua kemampuan ini juga berguna di Bumi.

Dalam fasilitas Integrated Mobile Evaluation Testbed for Robotics Operations di Johnson Space Center, perangkat lunak kontrol robotik PickNik membuktikan kehebatannya dalam tugas-tugas seperti memasukkan tas transfer kargo melalui lubang palka dan menempatkannya di tempat penyimpanan, sebagai antisipasi pekerjaan yang NASA ingin robot lakukan selama misi Artemis selanjutnya. (Gambar:NASA)

Brooks mengatakan perusahaan yang beranggotakan 35 orang itu mungkin tidak akan mengembangkan produk komersial tanpa pendanaan awal dari NASA. Dalam bidang robotika, katanya, “Anda harus melakukan penelitian bertahun-tahun dan pengembangan berulang dalam upaya menyempurnakan algoritma dan melakukan ilmu pengetahuan yang serius untuk mencapai titik di mana Anda bahkan akan memiliki produk berbeda yang dapat Anda jual.” NASA mendanai sebagian besar pekerjaan dasar tersebut.

Dan, katanya, akan sangat membantu jika bisa bekerja sama dengan salah satu organisasi robotika terkemuka di dunia. “Bekerja dengan NASA benar-benar bermanfaat dari sudut pandang kemampuan untuk menyelami permasalahan yang sangat sulit yang hampir belum pernah dialami oleh orang lain.”

Faktanya, Brooks menghadapi beberapa masalah tersebut sebagai kontraktor NASA yang mengerjakan misi Layanan On-Orbit, Perakitan, dan Manufaktur 1, sebuah proyek robotika ambisius yang akhirnya dibatalkan beberapa tahun setelah dia berangkat ke PickNik. Dia mengatakan pekerjaan ini membantunya memperkirakan dan mengatasi tantangan yang akan dihadapi tim MoveIt.

Semua pengembangan perangkat lunak yang didanai oleh NASA telah digabungkan ke dalam MoveIt Pro, produk andalan perusahaan, kata Brooks. Dirilis pada tahun 2023, perangkat lunak ini telah menemukan basis pelanggan yang signifikan. BMW menggunakannya untuk menghadirkan lebih banyak kecerdasan pada jalur perakitan robotiknya, dan mengotomatiskan demonstrasi lengan robot di lobi dua pusat pembelajaran Amazon Web Services.

Sebuah perusahaan bernama Lightspeed menggunakan MoveIt Pro untuk memprogram lengan robot raksasa yang membangun “panel” dinding, atap, dan lantai dalam upaya mengatasi kekurangan perumahan terjangkau secara nasional. Dan PickNik menyesuaikan perangkat lunaknya untuk membantu Hivebotics Singapura mengotomatiskan produk andalannya, robot pembersih toilet bernama Abluo.

Namun, agar MoveIt Pro suatu hari dapat mengotomatiskan robot di luar angkasa, Brooks mengatakan para insinyur dan badan antariksa perlu melakukan banyak pekerjaan untuk membangun kepercayaan pada kecerdasan robot untuk misi luar angkasa. “Ini jauh lebih rumit dibandingkan perangkat lunak lain yang pernah diterbangkan ke luar angkasa.”

Namun Azimi mengatakan hasil yang diperoleh akan sepadan dengan usahanya. Robot yang mampu melakukan pekerjaan logistik mungkin bisa melakukan pemeliharaan fasilitas dan bahkan menjaga eksperimen sains tetap berjalan saat krunya pergi, katanya. “Apa pun yang dapat dilakukan robot dalam 11 bulan tersebut, Anda sudah berada di depan jika Anda tidak memiliki kemampuan tersebut sama sekali.”

Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi di sini  .