机器人技术为卫星服务,在轨道上建造结构

该图像是诺斯罗普·格鲁曼公司的任务机器人运载器的渲染图,与该项目试图实现的目标相似。MRV用它的机械臂为卫星提供服务。信贷:诺斯罗普·格鲁曼公司
信贷:诺斯罗普·格鲁曼公司

轨道上有6500颗卫星,但只有大约一半是正常运行的。一旦卫星发生故障或耗尽燃料,它基本上就毫无用处了。在轨道上维修、维护和升级几乎是不可能的。

它是一次发布,一次使用。

但随着卫星越来越强大,运营商往往发现,卫星编队的寿命超过了预期寿命,需要新技术、维修、加油或维护,以保持竞争力、相关性和可操作性。

美国空军研究实验室(AFRL)和美国空军科学研究办公室(AFOSR)选择了一个由卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员组成的财团,该财团将在轨道上开展机器人检测、维护和制造卫星及其他结构的研究。在首席研究员Howie Choset的领导下,CMU将与新墨西哥大学、德克萨斯农工大学和诺斯罗普·格鲁曼公司的研究人员合作,开发用于太空卫星智能检测、灵巧维护和敏捷制造的系统。

“这是一个令人难以置信的合作机会,朝着一个雄心勃勃的目标,”Choset说,他是CMU计算机科学学院机器人研究所的教授。“没有人知道如何给卫星和望远镜等宇宙飞船加油。如果我们成功了,我们就会成功。”

这项工作将需要在人工智能、软硬机器人、增材制造、天体动力学、估算理论、控制和空间系统方面的专业知识。研究人员打算进一步开发现有的相关技术,包括可自我部署的施工工具、分散自主、在轨道上附加新组件到现有结构,以及智能和交互式检测。

Choset说:“我们对基础和应用研究的愿景将打开一个新的机会领域,通过延长、增强或增强卫星和其他在轨资产的任务能力,最大化它们的效用。”“这将迎来一个卫星能力和配置的新时代,这将改变未来的太空行动。”

AFRL和AFOSR选择了cmu牵头的财团的提案,“打破‘一次发射,一次使用’的模式”,作为新成立的空间大学研究计划(SURI)的一部分。布法罗大学将领导一个由宾夕法尼亚州立大学、佐治亚理工学院、麻省理工学院和普渡大学组成的团队,在第二个SURI提案中,专注于跟踪和收集太空物体的信息。每项提案每年可获得100万美元的资助,资助期限为3至5年。

CMU的工作将由Choset和Matt Travers领导,他们是机器人研究所的生物机器人实验室的联合主任;卡梅尔·马吉德(Carmel Majidi)是卡内基梅隆大学工程学院的机械工程教授,专门研究软机器人。他们将在Choset和Travers之前与诺斯罗普·格鲁曼公司合作的基础上,评估机器人和人工智能在轨道上服务卫星以及在太空中进行组装和制造任务。

诺斯罗普·格鲁曼公司的任务扩展飞行器已经取得了成功,这是第一个可以在耗尽燃料供应的情况下与轨道卫星对接,并提供推进和指向控制——延长了它们的有用使用寿命。CMU之前与该公司在下一代卫星服务车辆上合作,通过协助诺斯罗普·格鲁曼公司的交会、近距离操作和对接实验室的车辆动力学。

诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师和工程系统架构师Andy Kwas说:“维修在轨卫星将很快成为政府和商业任务的关键。”“我们的目标是开发和过渡这个联盟的关键概念,以进一步革新政府和商业使用的技术。学术界、政府和工业界之间的这种三方伙伴关系将有助于在提高国防部在空间领域的相关能力方面发挥关键作用。”

新墨西哥大学的敏捷制造(AgMan)实验室是该校和美国空军研究实验室(AFRL)的合作项目,提供了最先进的机器人和自动化设备,旨在实现在轨先进制造。该实验室由工程学院电气和计算机工程系的Rafael Fierro教授领导,他将领导大学对该联盟的贡献。菲耶罗的研究包括用于太空操作的高级机器人操作。

乔赛特说:“AgMan实验室和菲耶罗团队是向空军过渡技术的理想合作伙伴。”

航空航天工程副教授马诺兰詹·马吉(Manoranjan Majji)将负责德州农工大学的捐赠工作。该大学的陆空和空间机器人实验室在卫星交会、对接和近距离操作以及一流的地面机器人仿真方面拥有数十年的经验。

CMU与德州农工大学还有两个积极的合作项目,将为SURI项目做出贡献。

更多关于SURI的信息,请访问AFRL的网站

媒体接触

亚伦Aupperlee
卡内基梅隆大学
aaupperlee@cmu.edu
办公室:412-268-9068

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