ロボノート

ロボノートはヒューマノイドロボットで、テキサス州ヒューストンにあるNASAのリンドン・B・ジョンソン宇宙センター（JSC）の器用なロボット研究所が実施している開発プロジェクトの一部です。ロボノートは、現在の宇宙ロボットシステム（ロボットアーム、クレーン、探査ローバーなど）のほとんどが大型物体の移動を目的として設計されているのに対し、他の現在の宇宙航行ロボットとは異なり、ロボノートのタスクにはより器用さが求められます。

Robonaut シリーズの根底にあるアイデアは、宇宙飛行士と一緒に働くヒューマノイド マシンを作ることです。Robonaut のフォーム ファクタと器用さは、Robonaut が「船外活動スーツを着た乗組員に求められるすべてのタスクを実行できる」ように設計されています。^[1]

NASAは「低地球軌道を超えるNASAの将来にはロボット飛行士が不可欠だ」と述べており^[2]、R2はロボットが宇宙飛行士と並んでどのように働くかについての性能データを提供する予定である^{[3] 。}

最新のロボノートR2は、2011年2月にSTS-133で国際宇宙ステーション（ISS）に運ばれました。 ^[2] ISSで最初に米国製となったロボットであるR2は、乗組員の船外活動を支援するために設計されたロボット胴体で、乗組員が使用するツールを保持できます。^[3]しかし、ロボノート2は宇宙ステーションの外で存在するのに必要な十分な保護を備えておらず、ステーションの内部を移動できるようにするには機能強化と改造が必要になります。^[3]

2018年現在、^{[アップデート]}NASAはR2を修理のために返送し、その後再打ち上げする予定でした。^{[更新が必要]}

Robonaut 1 (R1)が最初のモデルでした。2つの Robonaut バージョン (R1A と R1B) には、 DARPA を含む多くのパートナーがいました。いずれも宇宙には飛ばされませんでした。Robonaut の他の設計では、惑星表面での遠隔操作への使用が提案されており、Robonaut は上空の軌道を周回する宇宙飛行士から指示を受けながら惑星表面を探索することができます。^[4] Robonaut B は 2002 年に導入され、R1B は R1 のポータブル バージョンです。^[5] R1 には複数の下半身がありました。その 1 つが Zero-G Leg で、Robonaut が宇宙ステーションで作業する場合、外部の手すりを使用してこれを登り、WIF ソケットを使用して Zero-G Leg でステーションに固定します。もう 1 つは 2003 年に開発された Robotic Mobility Platform (RMP) で、^[6] Segway PT を使用した 2 つの車輪を備えたベースです。^[7]そして2006年に開発された四輪のCentaur 1。^{[8] [9]} Robonautはアリゾナ砂漠で行われたNASAの砂漠研究技術研究のフィールド試験 に参加した。 ^[10]

2006年、自動車メーカーのゼネラルモーターズがこのプロジェクトに興味を示し、NASAとの提携を提案した。2007年には、GMとNASAが次世代のロボノートの共同開発に取り組むことを可能にする宇宙法協定が締結された。^[11]

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  無重力脚を持つロボット飛行士
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  RMPに取り付けられたロボノート
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  ケンタウルス1号に搭載されたロボノート

2010年2月、ロボノート2（R2）が一般公開されました。R2はR1の4倍以上の速度で移動でき、よりコンパクトで器用で、より深く広い範囲の感知が可能です。^[12]腕は最大2m/sで移動でき、40ポンドの積載能力があり、手の握力は指1本あたり約5ポンドです。ロボットには350以上のセンサーと38個のPowerPCプロセッサーが搭載されています。 ^[13]

宇宙ステーションの乗組員はR2を操作できる。地上の管制官も同様だ。両者ともテレプレゼンスを使って操作する。前世代のロボノートからの改善点の1つは、R2が常に監視する必要がないことだ。距離と時間の遅れにより継続的な管理が困難になる将来の目的地を見越して、R2はタスクを設定し、定期的なステータスチェックで自律的にタスクを実行できるように設計された。 ^[11]人間の可動域と感度がすべて再現されているわけではないが、ロボットの手には12の自由度があり、手首には2の自由度がある。^[14] R2モデルは指先にタッチセンサーも使用している。 ^[15]

R2は地球上で使用するためのプロトタイプとして設計されたが、ミッションマネージャーはR2に感銘を受け、ISSに送ることを選択した。^[11]ステーション内での使用に適したものにするために、さまざまなアップグレードが行われた。外皮の素材はステーションの可燃性要件を満たすように交換され、シールドが追加されて電磁干渉が低減され、プロセッサがアップグレードされてロボットの放射線耐性が向上し、元のファンはステーションの騒音要件に対応するために静かなものに交換され、電力システムは地上で使用されている交流ではなくステーションの直流システムで動作するように配線し直された。^[11]

R2 ロボットの設計では、3D飛行時間イメージャーをステレオ カメラペアと組み合わせて使用​​し、システムに奥行き情報と可視ステレオ画像を提供します。これにより、R2 は「見る」ことができ、これはタスクを実行するための基本的な前提条件の 1 つです。さまざまなセンサー データ タイプを単一の開発環境に統合するために、MVTec Software (ドイツ、ミュンヘン [1]) の画像処理ソフトウェア Halcon 9.0 が使用されています。^[16]

ロボノート2号は2011年2月24日にSTS-133で打ち上げられ、ISSに届けられた。8月22日、R2号は低軌道上で初めて電源を入れられた。^[17]これは「パワーソーク」と呼ばれ、動きのない電力システムのテストのみである。10月13日、R2号は宇宙で初めて動いた。^[18]宇宙ステーション内の環境は、ロボットが微小重力下で人間と肩を並べて作業するための試験場となっている。ステーション内でこれが実証されると、ソフトウェアのアップグレードと下半身が追加され、R2号がステーションの内部を動き回り、掃除機をかけたりフィルターを掃除したりするなどのメンテナンス作業を実行できるようになる。^{[11]脚のペアは2014年4月に}SpX-3でISSに届けられた。バッテリーバックパックは、2014年夏/秋の後のフライトで打ち上げられる予定だった。^{[19] [更新が必要]}

さらにアップグレードを加えることで、R2号が宇宙空間の真空中で作業できるようになり、宇宙飛行士が修理を行ったり、宇宙ステーションに増築を加えたり、科学実験を行ったりするのを手伝うことができるようになる。当初、打ち上げられたR2号を地球に帰還させる計画はなかった。^[11]

NASAは2018年4月1日、R2号は2018年5月にCRS-14ドラゴンで地球に戻り、修理を行い、約1年後に最終的に再打ち上げを行うと発表した。^[20] 2018年時点で^{[アップデート]}NASAはR2号を修理のために地球に戻し、その後再打ち上げを行う予定だった。しかし、2024年時点でまだ宇宙には打ち上げられておらず、バージニア州北部の国立航空宇宙博物館のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターに展示されている。[2]

NASA が宇宙ステーションで R2 を使用した経験は、深宇宙ミッションの可能性に対する R2 の能力を理解するのに役立つだろう。

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  ISS に搭乗した R2 とダン・バーバンク
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  R2はCentaur 2に接続されています
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  提案された地上脚を備えたR2
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  「登攀脚」を備えたR2

2009年後半、ジョンソン宇宙センターはプロジェクトMと呼ばれるミッションの提案を発表しました。このミッションが承認されていれば、1,000日以内にR2ロボットを月面に着陸させることが目標とされていました。^{[21] [22]}

• NASAのロボットのリスト
• CIMON –エアバスがISSに配備した浮遊ロボット
• Int-Ball – JAXAがISSに配備した浮遊型カメラロボット
• ジャスティン（ロボット） 、 DLRによる地球上の同様のロボット
• キロボ、初の完全ヒューマノイド型ロボット宇宙飛行士
• フョードル（ロボット） – ロシアのヒューマノイドロボット宇宙飛行士

• RO Ambrose、H. Aldridge、RS Askew、R. Burridge、W. Bluethman、MA Diftler、C. Lovchik、D. Magruder、F. Rehnmark、「ROBONAUT: NASA の宇宙ヒューマノイド」、Wayback Machineに 2012-10-02 にアーカイブ、IEEE Intelligent Systems Journal、Vol. 15、No. 4、pp. 57–63、2000 年 7 月/8 月、doi :10.1109/5254.867913。
• MA Diftler、CJ Culbert、および RO Ambrose、「NASA​​/DARPA ロボノート制御システムの進化」、IEEE International Conf. Robotics Automation、pp. 2543–2548、2003 年。
• G. Landis、「火星軌道からの遠隔操作: 有人探査の提案」、Acta Astronautica、Vol. 61、 No. 1、59-65 (2008 年 1 月)。また、論文 IAC-04-IAA.3.7.2.05、第 55 回国際宇宙連盟会議 (2004 年)。(一般向けバージョンは NASA から入手できます。)
• JL Rochlis、John-Paul Clarke、SM Goza。宇宙ステーションテレロボティクス：ヒューマンロボットインターフェースの設計 AIAA 2001-5110

ウィキメディア・コモンズには、ロボノートに関連するメディアがあります。

• Robonaut ホームページ
• Robonaut2 NASA プレスリリースとファクトシート
• Robonaut2 GM プレスリリース
• 旧ロボノートのウェブサイト
• Robonaut 2 が国際宇宙ステーションに向けて準備完了 - 2010 年 4 月 14 日 2013 年 11 月 2 日にWayback Machineにアーカイブされました
• NASASpaceFlight.com の Robonaut に関する詳細な記事
• ロボノート：ロボット宇宙飛行士アシスタント
• Robonaut 2 概要スライドショー 2016-07-31 にWayback Machineでアーカイブされました

• NASA/GMによるR2の概要
• NASA、宇宙ステーションの乗組員に加わるためR2を打ち上げる - 2010年4月12日
• ISSでの船外活動を描くロボノートアニメーション
• 月面上の遠隔操作式脚ロボット飛行士のアニメーション
• ロボノートのケンタウロスが月面に原子力発電所を設置するアニメーション