安行

你是否曾經(jīng)開(kāi)過(guò)一輛由虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)操控的遙控汽車？或者是否了解過(guò)宇宙飛船與國(guó)際空間站對(duì)接的相關(guān)新聞？如果這些都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，那么你可能已經(jīng)對(duì)今天的主角——遙控機(jī)器人有了初步的了解。

遙控機(jī)器人是指人類可以在另一個(gè)地方遠(yuǎn)程操作“千里之外”，甚至是“遠(yuǎn)在天邊”“遙如宇宙”的機(jī)器人，這聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像科幻小說(shuō)里虛構(gòu)出來(lái)的，但其實(shí)已經(jīng)在很多地方開(kāi)始應(yīng)用了。海洋遙控潛水器是海洋遙控機(jī)器人的代表，在對(duì)于潛水員來(lái)說(shuō)太深或太危險(xiǎn)的水域被廣泛應(yīng)用。它們通常連接著水面艦艇的控制中心，由水面艦艇指揮控制，獨(dú)自下潛到伸手不見(jiàn)五指的深海里。

此外，醫(yī)療器械和微創(chuàng)手術(shù)領(lǐng)域也離不開(kāi)這些“高手”朋友。有了它們，醫(yī)生可以解決更多目前人工無(wú)法解決的醫(yī)療問(wèn)題。可以說(shuō)，遙控機(jī)器人的使用范圍多不可數(shù)，人類在哪里遇到困難，哪里有危險(xiǎn)，哪里就有它們的身影。

今天，在遙遠(yuǎn)的火星上，在廣袤的太陽(yáng)系中，遙控機(jī)器人已經(jīng)活躍著，這些宇宙探險(xiǎn)者是人類探索太陽(yáng)系的先鋒，為我們帶回了大量有關(guān)太陽(yáng)系遙遠(yuǎn)行星的信息。

遙控機(jī)器人在太空顯身手

今天，在太空領(lǐng)域，遙控機(jī)器人也已經(jīng)做出了一系列的“功績(jī)”。這包括讓宇航員在太空站遠(yuǎn)程操作機(jī)器人（“漫游者”）執(zhí)行命令，通過(guò)這種方式，宇航員不需要冒著生命危險(xiǎn)走出太空艙執(zhí)行工作任務(wù)。然而，宇航員在國(guó)際空間站可沒(méi)有閑著，為了更好地和機(jī)器人伙伴一起工作，他們一直在忙著練習(xí)如何精準(zhǔn)地控制“漫游者”的手臂移動(dòng)和其他相關(guān)動(dòng)作。另外一個(gè)太空機(jī)器人運(yùn)用的例子，是德國(guó)航空航天中心研發(fā)的一個(gè)名為“Justin”的人形機(jī)器人，它自帶攝像機(jī)，宇航員可以清楚地看到它們?cè)谧鍪裁矗⒁褜?shí)現(xiàn)在軌道上控制它們的四肢和手的活動(dòng)。

從技術(shù)層面來(lái)看，控制操作員的命令動(dòng)作一般會(huì)直接作用于被控制設(shè)備的動(dòng)作，例如無(wú)線電控制的模型飛機(jī)或系繩的深水潛水器。但是，如果通信延遲，直接控制則不切實(shí)際（比如遠(yuǎn)程行星探測(cè)車），加上希望減少操作員的工作量，設(shè)備將不會(huì)被直接控制，而是遵循提前設(shè)定好的命令路徑。隨著設(shè)置指令的復(fù)雜程度提高，該類機(jī)器人在避障等問(wèn)題上會(huì)有一定的獨(dú)立處理能力，因此避障能力也常為行星漫游者配置。

事實(shí)上，迄今為止，除阿波羅計(jì)劃外，大多數(shù)的太空探索都是用遙控太空探測(cè)器進(jìn)行的。例如，發(fā)射到火星的漫游者號(hào)和好奇號(hào)、發(fā)射到土星的卡西尼號(hào)、發(fā)射到冥王星的新地平線號(hào)等等。人類如何遙控遠(yuǎn)在幾千萬(wàn)千米甚至幾億千米之外的航天器呢？大部分都是由存儲(chǔ)的程序來(lái)進(jìn)行操作的，而2003年發(fā)射到火星的“漫游者”號(hào)的“駕駛員”，則在地面上每天編寫和輸入操作程序。由人類在地面站編程的航天器，基本上實(shí)現(xiàn)了一種長(zhǎng)時(shí)間延遲的遙控操作。

漫游者與火星探索

除了這些已實(shí)現(xiàn)的探索成果，在未來(lái)，太空遙控機(jī)器人可以幫助人類更快速、更容易地探索其他星球，比如火星。截止目前，我們已經(jīng)向火星發(fā)射了幾架漫游者，它們都是由地球上的操作員控制的，交流方式是在地球上的工程師輸入指令，在火星上的漫游者接收并執(zhí)行這些命令。但是這種方式有一個(gè)明顯的缺陷，平均每一個(gè)指令都需要14分鐘才能到達(dá)這顆紅色星球，可以說(shuō)進(jìn)程實(shí)在是太緩慢了。同時(shí)，漫游者通常每天只能行走幾十米，或者完成一些很簡(jiǎn)單的任務(wù)，比如從地表挖掘材料等。

那么，怎么解決這些問(wèn)題呢？在未來(lái)，科學(xué)家很可能將宇航員送到火星近軌道上，這樣就不需要從地球發(fā)送指令了，從而實(shí)現(xiàn)宇航員實(shí)時(shí)近軌操作機(jī)器人，完成更多更復(fù)雜的任務(wù)。雖然火星是一個(gè)危險(xiǎn)的地方，但火星軌道是一個(gè)相對(duì)安全的地方，所以通過(guò)這種操作方式，可以很大程度上減少人類宇航員面對(duì)的危險(xiǎn)。

也有科學(xué)家預(yù)測(cè)，在實(shí)現(xiàn)火星探索之前，這些技術(shù)很可能將被用于探索月球。美國(guó)宇航局及其國(guó)際合作伙伴目前正在開(kāi)發(fā)一個(gè)名為“深太空門戶”的空間站，預(yù)計(jì)可以在未來(lái)10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)環(huán)繞月球軌道運(yùn)行。在這個(gè)空間站里，宇航員可以像在國(guó)際空間站上一樣生活和工作。它的特別之處就在于，在日常工作中，這些宇航員可以操控月球上的許多機(jī)器人（如漫步者）開(kāi)展工作，它們的主要工作包括幫助宇航員在月球上建立可以長(zhǎng)期生活的棲息地，或者協(xié)助宇航員探索月球上雖危險(xiǎn)且黑暗但極其迷人的月球隕石坑。

令人期待的未來(lái)

展望未來(lái)，一些令人更加興奮的可能性開(kāi)始涌現(xiàn)。像木星及土星這樣寒冷的星球，很可能有生命隱藏在數(shù)十千米的冰層之下?？上У氖?，對(duì)于這些地方，人類的探索看起來(lái)沒(méi)有任何可能性。但是如果我們可以將一艘機(jī)器人潛艇發(fā)射到其中一顆衛(wèi)星的表面，再用一種方法融化冰面，然后機(jī)器人游到水下深處，情況將會(huì)是怎樣呢？這聽(tīng)起來(lái)就讓人興奮不已！

當(dāng)然，科學(xué)家還需要為遙控機(jī)器人解決一些現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題：一是宇航員需要在太空中實(shí)時(shí)看到他們正在操作的機(jī)器人的任何動(dòng)作，但如果機(jī)器人跑到月球的另一面則信號(hào)中斷，失去聯(lián)系。為了解決這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家需要發(fā)射一顆傳播衛(wèi)星專門用來(lái)反射信號(hào)，以保持兩者之間的聯(lián)系;另一個(gè)是可用帶寬的延展問(wèn)題。因?yàn)榘l(fā)送到月球的數(shù)據(jù)總量是有限的，這會(huì)在一定程度上限制遙控機(jī)器人的活動(dòng);再者，即使最終實(shí)現(xiàn)了宇航員在軌活動(dòng)，也極大地加快了對(duì)于遙控機(jī)器的控制，操作延遲這個(gè)問(wèn)題依然是不能消除的。即使是幾秒鐘的延遲，都有可能導(dǎo)致機(jī)器人出現(xiàn)故障，最終陷入困境。

即使有如此多的困難需要克服，但毫無(wú)疑問(wèn)的是，遙控機(jī)器人的未來(lái)肯定更加令人神往，對(duì)于它們的應(yīng)用，科學(xué)家們依然趨之若鶩。通過(guò)這些“聰明”的小精靈，人類得以在不威脅自身生命安全的前提下，更多、更快地探索其他的未知世界，可以確定地說(shuō)，它們幫助人類探索了更多有趣和神秘的地方。