NASA宇航局釋出國際空間站使用ARVR的九種方式

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即便是訓練有素、經驗最豐富的人有時也需要幫助。對於國際空間站上的宇航員來說,需要來自其他機組人員、地面專家的援助,最近越來越多地以增強現實 (AR) 和虛擬現實 (VR) 的形式出現。

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AR 在空間站的首次使用,一套名為Sidekick的高科技護目鏡,使用高畫質全息圖為機組人員提供擴音協助,這些全息圖在他們完成任務時顯示物理物件的 3D 示意圖或圖表。它包括影片電話會議功能,可為機組人員提供飛行控制、有效載荷開發人員或其他專家的直接支援。

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1.機器人的VR控制

Pilote是 ESA(歐洲航天局)和法國國家空間研究中心 (CNES) 的一項調查,它使用 VR 和基於觸覺或模擬觸控和運動的介面來測試機械臂和航天器的遠端操作。結果可以幫助最佳化空間站工作站和未來登月和火星任務的航天器的人體工程學設計。

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Pilote 比較了現有技術和新技術,包括最近為遙控操作而開發的技術以及用於駕駛加拿大臂 2 號和聯盟號航天器的其他技術。調查還比較了宇航員在地面和長期太空任務中的表現。基於地球的測試設計使用不適合微重力條件的人體工程學原理,這就是在太空中進行測試的原因。

2. 沉浸式鍛鍊

沉浸式鍛鍊測試了空間站健身腳踏車CEVIS的 VR 環境是否會增加鍛鍊的動力,併為宇航員的日常訓練提供更好的體驗。如果工作人員喜歡 VR 體驗,眼鏡和相關環境(在月球隕石坑周圍騎腳踏車?)可以成為鍛鍊課程的永久固定裝置。在地球上,這種型別的 VR 可以使處於封閉或孤立場所的人們受益。

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3、AR維護輔助

T2 AR測試使用 AR 來幫助機組人員檢查和維護空間站的 T2 跑步機。日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的宇航員 Soichi Noguchi於 4 月啟動了一系列測試中的第一次。在未來的太空任務中,由於通訊的嚴重延遲,機組成員需要準備好在沒有地面協助的情況下執行此類任務。

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複雜航天器維護和維修活動的 AR 指導也減少了宇航員花在訓練和完成此類任務上的時間。作為智慧助手,AR 應用程式在平板電腦或眼鏡上執行,解釋相機看到的內容和工作人員的行為,並建議下一步執行。船員也可以透過說話或手勢操作應用程式。

4. AR工程過程練習

NASA 的冷原子實驗室(CAL) 是地球軌道上的第一個量子科學實驗室,舉辦探索原子基本行為和特性的實驗。它的大小與迷你冰箱差不多,旨在實現機上硬體升級。7 月,冷原子實驗室團隊成功演示了使用 AR眼鏡輔助宇航員進行升級活動。

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宇航員梅根麥克阿瑟戴上了微軟 HoloLens,同時她從 CAL 內部取出了一塊硬體,並用新的替換了它。透過 HoloLens,麥克阿瑟可以很容易地看到她周圍的模組。頭顯上的一個小型前置攝像頭讓冷原子實驗室團隊成員能夠看到她所看到的東西,而通常他們會依靠位於宇航員身後或上方的攝像頭來提供 CAL 儀器經常被遮擋的檢視。CAL 團隊還可以在 McArthur 的視野中新增虛擬圖形,例如文字或繪圖。例如,當她檢視大型電纜線束時,團隊可以在她的視野中新增一個箭頭,指定要拔掉特定電纜或剪斷紮帶。

5. 時間旅行

宇航員需要準確感知環境中物體的時間和速度,才能可靠地執行任務。研究表明,我們對時間和空間的感知是重疊的,身體運動的速度可能會影響時間感知。其他可能影響時間感知的航天因素包括睡眠中斷、晝夜節律和壓力。

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時間感知研究了人類在長期暴露於微重力期間和之後如何感知時間的變化。機組人員佩戴頭戴式 VR 顯示器,聽取指令,並使用連線到膝上型電腦的手指軌跡球進行響應。他們在飛行期間、發射到太空之前和返回地球之後每月進行一次測試,以評估適應性變化。

6.沉浸式體驗

國際空間站體驗是一個沉浸式 VR 系列,拍攝了幾個月來記錄不同的船員活動,從在空間站上進行的科學到太空行走。該系列使用特殊的 360 度攝像機,設計用於在太空中執行,將觀眾運送到近地軌道,讓觀眾感覺自己像執行任務的宇航員。它還讓地球上的觀眾更好地瞭解適應太空生活、工作和科學以及宇航員之間的人類互動所面臨的挑戰。它可以激發研究或計劃的想法,以改善未來任務中機組人員的條件,並激發未來使地球上的人們受益的微重力研究。

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7.獲得更好的抓地力

人類抓握和操縱物體的方式在重力存在下進化。微重力改變了我們用來控制這些活動的線索。一項 ESA 調查GRIP研究太空飛行如何影響物體的抓取和操縱。結果可以確定宇航員在具有不同重力水平的環境之間移動時可能面臨的潛在挑戰,例如從太空長途航行的微重力到火星表面,那裡的重力約為地球的三分之一。該研究還有助於設計和控制基於觸控的介面,例如未來太空探索中的遠端控制。

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8.控制微重力運動

為了控制我們身體的運動和位置,並評估我們的身體與其他事物之間的距離,人類將我們所看到、感覺到和聽到的資訊與來自內耳或前庭系統的資訊相結合。

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VECTION著眼於重力的變化如何影響宇航員的這些能力,以及如何解決由此產生的任何問題。在空間站飛行期間和返回地球后的多個時間點收集的資料使研究人員能夠調查宇航員如何適應這些影響並從中恢復。這項調查還可以幫助駕駛員、飛行員和機器人操縱器在低重力環境中控制車輛。

9. 抓取物體練習

當一個人伸手去抓一個物體時,他們的大腦會根據視覺和聽覺等感官資訊協調手部運動。ESA 的GRASP調查旨在透過觀察宇航員使用 VR 頭顯伸手去拿虛擬物體,從而更好地瞭解重力感知在這一行動中所起的作用。為了在太空生活,宇航員必須身體適應微重力,他們的大腦必須適應傳統上下感覺的缺失。透過深入瞭解這種適應,GRASP 有助於支援未來的長期太空探索。

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