科羅拉多大學博爾德分校的研究人員正在利用數碼雙胞胎技術和虛擬現實 (VR) 開發能夠支持未來月球探索任務的機器人。該項目以阿姆斯壯（Armstrong）為中心，這是一款小型三輪機器人，可以通過沉浸式的虛擬現實界面進行遠程操作，使用户能夠執行如拾取和移動物體等任務。儘管目前仍侷限於實驗室測試，但該系統旨在幫助工程師研究未來機器人隊伍如何能夠與宇航員在月球上協同工作，協助進行建設、科學研究和未來月球棲息地的開發。
該團隊在一份聲明中表示：「我們在科羅拉多大學博爾德分校的努力旨在提高月球機器人的效率，並使其能夠從錯誤中恢復，從而更好地利用宇航員在月球表面的寶貴時間。」
數碼雙胞胎技術提升月球機器人操作效率
研究人員正在探索如何利用數碼雙胞胎——高度真實的虛擬現實模擬，來訓練操作員控制機器人在月球挑戰性環境中的運作。該技術能夠在低重力、充滿隕石坑的地形中進行真實的實踐，而無需冒著損失昂貴的月球硬件或任務關鍵設備的風險。科羅拉多大學博爾德分校的重點是設計一款配備機械臂和爪子的緊湊型三輪機器人，能夠操控物體。儘管該平台在實驗室環境中運作，但它作為一個測試平台，為最終能支持大規模月球探索和基礎設施開發的技術進行測試。
該項目專注於未來月球任務面臨的一個主要挑戰：使宇航員和地球上的操作員能夠在惡劣且陌生的月球條件下有效控制機器人系統。
月球的獨特操作挑戰包括低重力、崎嶇地形、深隕石坑和永久陰暗區域，這些因素可能會使導航和任務執行變得複雜。為瞭解決這些挑戰，研究人員開發了機器人及其周圍環境的高度詳細數碼雙胞胎。數碼雙胞胎是一種虛擬複製，實時反映物理系統的行為。研究團隊利用 Unity 遊戲引擎，準確重建機器人的操作環境，包括其運動特性和與物體的互動。虛擬模型經過校準，確保機器人在數碼環境中的行為與在現實世界中的表現完全一致。
數碼雙胞胎與沉浸式虛擬現實界面集成，使操作員能夠通過機器上的攝像頭從第一人稱視角體驗機器人控制。這一設置使使用者能夠在無風險的環境中練習複雜的操作任務，然後再操作實際的硬件。
數碼雙胞胎成為未來月球任務的關鍵訓練工具
為了評估該技術的有效性，研究人員進行了實驗，參加者利用機器人執行精確的物件處理任務。一些操作員首先在虛擬環境中接受訓練，然後轉向物理機器人。結果顯示，使用數碼雙胞胎進行練習的使用者完成任務的速度顯著較快，且所報告的壓力水平也較低，相較於僅使用真實機器人的使用者。這些發現表明，數碼雙胞胎可以成為未來月球任務的寶貴訓練工具，降低學習曲線，並提高任務效率。這種能力對於花費數百萬美元的太空任務尤其重要，因為操作錯誤可能會產生嚴重後果。
在室內數碼雙胞胎的初步成功基礎上，研究人員現在正在創建更先進的虛擬模型，以模擬在月球上運作的月球車。這些模擬旨在重現挑戰性的環境因素，包括不平坦的地形、光照條件和月球塵埃行為。模擬月球塵埃仍然是一項最具挑戰性的技術難題。隨著探測車在表面行駛，塵埃可能會被踢入空中，潛在地遮擋攝像頭、降低傳感器性能，並影響車輛的運行。由於現實世界中有關月球塵埃的數據有限，準確模擬其運動仍然是持續研究的關鍵領域。
根據研究人員的説法，通過讓操作員在現實的虛擬環境中進行訓練，然後再部署實際硬件，該技術可能在未來的月球任務中發揮關鍵作用，從而實現更安全、更高效的機器人操作，並長期建立人類在月球上的基礎設施。
