通過打造地面機器人助力太空探索。在最新一期的《樹莓派官方雜志》中，Rob Zwetsloot深入探究了這一前沿領域。

零重力環境十分奇特。我們大多數人很難真正想象出在太空任務中所經歷的那種失重環境，而且航天器內部加壓大氣環境與真空環境之間也存在差異。哪怕是最微小的變量都可能對事物產生影響。為了更好地理解各種效應，必須研制出專門的設備。

整體構造的平臺宛如一套奇特的K'Nex積木

SpaceR 團隊的Bar?? Can Yal?in告訴我們:“零重力實驗室是專門設計來模擬航天器交會、對接、捕獲和航天器之間的其他交互等場景的。“它配備了先進的基礎設施，包括類似太空的照明條件，動作捕捉系統，環氧樹脂地板，安裝的機器人軌道，以及集成機載計算機和大型實體模型的能力。這些功能使研究人員能夠為獨特的軌道場景進行廣泛的實驗，允許與集成硬件和預

填補需求空白

太空產業規模依然龐大，建造此類實驗室是為了確保太空任務的安全與可靠。

Bar??表示：“軌道服務、組裝與制造（OSAM）、主動太空碎片清除（ADR）以及小行星采礦（AM）在科研和商業領域正變得愈發重要。地球軌道上充斥著老舊的太空資產，而未來幾年計劃中的太空任務數量預計將急劇增加。此外，未來十年還計劃在地球軌道上建立多個空間站和大型結構，這些設施將部分在太空中組裝和/或制造。這些活動需要更高程度的自主性和緊密交互。為確保在軌操作的安全、可靠，在發射任務前，必須在地面驗證和確認制導、導航與控制（GNC）算法。因此，開發有效的實驗裝置來測試這些算法的需求日益增長。正因如此，在學術界和工業界，許多機構都已開發并頻繁使用懸浮平臺來模擬軌道機器人場景。”

樹莓派助力平臺控制與機器人通信

在此場景中，樹莓派能發揮什么作用呢？它體積小巧、成本低廉，且擁有龐大的支持群體和良好的兼容性，再加上樹莓派可與ROS（機器人操作系統）配合使用，使其能夠在此類項目中承擔眾多功能。圖像處理、數據分析、控制算法、無線連接等功能，使樹莓派成為此類系統原型開發和嵌入式應用的理想之選。

簡易搭建

簡單來說，該系統的工作原理類似于氣墊曲棍球桌。懸浮平臺配備“氣墊軸承”，使其像氣墊船一樣略微懸浮于地面之上，并且平臺配備了一系列噴嘴，可實現三自由度（DoF）運動——能夠沿X軸和Y軸移動，并繞Z軸旋轉。要實現這一功能，平臺必須足夠輕便。

實驗中機器人協同工作的可視化展示

Bar??解釋道：“懸浮平臺采用輕質碳纖維材料進行增材制造，這有助于延長實驗持續時間，從而能夠在零重力實驗室中模擬復雜場景。懸浮平臺越輕，消耗的壓縮空氣就越少。此外，懸浮平臺采用模塊化設計，中間和上層的板件易于拆卸，還可用于攜帶各種仿真場景所需的設備。其類似繩索的拓撲結構為安裝多個組件提供了充足空間。3D打印的支撐件可輕松集成到繩索結構中，從而能夠組裝額外的設備，如碎片清除系統、碎片模型、加油或對接模型、傳感器等。每塊板的直徑為60厘米，板間距離可調，這為容納不同類型的設備提供了靈活性，使平臺在各種應用中具有高度的通用性?！?/span>

成功啟用

好消息是，懸浮平臺按預期運行良好。

開展實驗和測試的實驗室

Bar?? 透露：“從實驗過程中收集的數值結果來看，我們確認采用樹莓派的懸浮平臺適用于模擬在軌場景。零重力實驗室的懸浮平臺已成功實現軟件在環（SIL）和硬件在環（HIL）功能。已利用零重力實驗室的懸浮平臺開展了多項針對特定任務的原理驗證測試，如交會對接、在軌交互、著陸等。”

也許未來會有搭載樹莓派的機器人在此接受測試？唯有時間能給出答案。

快速了解

該設計的部分內容已申請專利。

平臺與實驗室內的其他機器人進行通信。

通信通過ROS實現。

電磁閥控制壓力，最大可達10 bar。

壓力調節器有助于控制外部壓縮空氣源。