يجمع الفريق الأمريكي بين التوائم الرقمية والواقع الافتراضي لتعزيز أداء الروبوت القمري للمهام المستقبلية
يستخدم الباحثون في جامعة كولورادو بولدر (CU Boulder) تقنية التوأم الرقمي والواقع الافتراضي (VR) لتطوير روبوتات قادرة على دعم مهام استكشاف القمر المستقبلية. يتمحور المشروع حول أرمسترونج، وهو روبوت صغير ذو ثلاث عجلات يمكن تشغيله عن بعد من خلال واجهة الواقع الافتراضي الغامرة، مما يسمح للمستخدمين بأداء مهام مثل التقاط الأشياء وتحريكها. على الرغم من أن النظام لا يزال يقتصر على الاختبارات المعملية، إلا أنه مصمم لمساعدة المهندسين على دراسة كيف يمكن لأساطيل الروبوتات أن تعمل يومًا ما جنبًا إلى جنب مع رواد الفضاء على القمر، للمساعدة في البناء والبحث العلمي وتطوير الموائل القمرية المستقبلية. وقال الفريق في بيان: “تهدف جهودنا في جامعة كاليفورنيا في بولدر إلى جعل الروبوتات القمرية أكثر كفاءة وقابلة للتعافي من الأخطاء، لذلك سيتم استغلال وقت رواد الفضاء الثمين على سطح القمر بشكل أفضل”. تدريب الروبوتات القمرية يستكشف الباحثون كيف يمكن للتوائم الرقمية – وهي محاكاة واقعية للغاية للواقع الافتراضي – تدريب المشغلين على التحكم في الروبوتات في بيئة القمر الصعبة. تتيح هذه التقنية ممارسة واقعية في التضاريس ذات الجاذبية المنخفضة والمليئة بالفوهات دون المخاطرة بأجهزة قمرية باهظة الثمن أو معدات مهمة مهمة. في قلب جهود CU Boulder يوجد روبوت صغير الحجم ذو ثلاث عجلات مزود بذراع آلي ومخلب قادر على التعامل مع الأشياء. وبينما تعمل المنصة في بيئة معملية، فهي بمثابة اختبار للتقنيات التي يمكن أن تدعم في نهاية المطاف استكشاف القمر على نطاق واسع وتطوير البنية التحتية. يركز المشروع على التحدي الرئيسي الذي يواجه مهمات القمر المستقبلية: تمكين رواد الفضاء والمشغلين على الأرض من التحكم بشكل فعال في الأنظمة الروبوتية في ظل ظروف قمرية قاسية وغير مألوفة. يمثل القمر تحديات تشغيلية فريدة من نوعها، بما في ذلك الجاذبية المنخفضة والتضاريس الوعرة والحفر العميقة والمناطق المظللة بشكل دائم، مما قد يؤدي إلى تعقيد الملاحة وتنفيذ المهام. ولمواجهة هذه التحديات، طور الباحثون توأمًا رقميًا مفصلاً للغاية للروبوت والمناطق المحيطة به. التوأم الرقمي هو نسخة افتراضية طبق الأصل من نظام مادي يعكس سلوكه في الوقت الحقيقي. وباستخدام محرك اللعبة Unity، أعاد الفريق إنشاء بيئة تشغيل الروبوت بدقة عالية، بما في ذلك خصائص حركته وتفاعلاته مع الأشياء. تمت معايرة النموذج الافتراضي للتأكد من أن الروبوت يتصرف في البيئة الرقمية تمامًا كما فعل في العالم الحقيقي. تم دمج التوأم الرقمي مع واجهة الواقع الافتراضي الغامرة، مما يسمح للمشغلين بتجربة التحكم في الروبوت من منظور الشخص الأول من خلال الكاميرات الموجودة على متن الطائرة. يمكّن هذا الإعداد المستخدمين من ممارسة مهام المعالجة المعقدة في بيئة خالية من المخاطر قبل تشغيل الأجهزة المادية. التدريب على الاستكشاف الافتراضي لتقييم فعالية التكنولوجيا، أجرى الباحثون تجارب استخدم فيها المشاركون الروبوت لأداء مهام دقيقة في التعامل مع الأشياء. يتم تدريب بعض المشغلين أولاً في البيئة الافتراضية قبل الانتقال إلى الروبوت المادي. وأظهرت النتائج أن المستخدمين الذين تدربوا مع التوأم الرقمي أكملوا المهام بشكل أسرع بشكل ملحوظ وأبلغوا عن انخفاض مستويات التوتر مقارنة بأولئك الذين استخدموا الروبوت الحقيقي فقط. تشير النتائج إلى أن التوائم الرقمية يمكن أن تصبح أدوات تدريب قيمة للعمليات القمرية المستقبلية، مما يقلل من منحنيات التعلم ويحسن كفاءة المهمة. ولمثل هذه القدرات أهمية خاصة بالنسبة للبعثات الفضائية حيث قد تكلف الأنظمة الآلية ملايين الدولارات وحيث يمكن أن يكون للأخطاء التشغيلية عواقب وخيمة. بناءً على النجاح الأولي الذي حققه التوأم الرقمي الداخلي، يقوم الباحثون الآن بإنشاء نماذج افتراضية أكثر تقدمًا للمركبات القمرية العاملة على القمر نفسه. تهدف عمليات المحاكاة هذه إلى تكرار العوامل البيئية الصعبة، بما في ذلك التضاريس غير المستوية وظروف الإضاءة وسلوك الغبار القمري. تظل نمذجة الغبار القمري واحدة من أصعب التحديات التقنية. أثناء انتقال المركبات الجوالة عبر السطح، يمكن أن يتطاير الغبار في الهواء، مما قد يؤدي إلى حجب الكاميرات وإضعاف أجهزة الاستشعار والتأثير على أداء المركبة. نظرًا لأن بيانات الغبار القمري في العالم الحقيقي محدودة، فإن محاكاة حركته بدقة تظل مجالًا رئيسيًا للبحث المستمر. وفقًا للباحثين، من خلال السماح للمشغلين بالتدريب في بيئات افتراضية واقعية قبل نشر الأجهزة المادية، يمكن أن تلعب التكنولوجيا دورًا حاسمًا في تمكين عمليات روبوتية أكثر أمانًا وكفاءة خلال المهام القمرية المستقبلية وإنشاء بنية تحتية بشرية على المدى الطويل على القمر.
تم النشر: 2026-06-03 10:30:00
