Die NASA-Spielplatz, der virtuellen Realität auf eine ganz neue Ebene nimmt

Wir haben gesehen, wie die NASA das Vakuum des Weltraums gleich hier auf der Erde, aber was über die Schwerkraft Raum erschafft? Was über die Kräfte der Trägheit? Wenn große Objekte bewegen und Verhalten sich so anders, wie um Sie für eine Mission trainieren damit Sie was wissen Sie erwartet, wenn Sie dort ankommen? So.

Wir besuchten das Labor wo NASA erstellt unglaublich komplexe virtuelle Welten und dann verbindet sie mit realem Leben und Roboter in die am weitesten fortgeschrittene virtuelle Realität, die wir je gesehen haben. Virtuelle Realität, die Oculus in den Schatten stellt. Ein freakin ' Roboter, der die Physik des Weltraums simuliert. Und ja, ein Jetpack.

Gizmodo Space Camp geht es darum, die unter erkundet Seite der NASA. Von der Robotik, Medizin, Weltraum-Teleskope zur Kunst. Diese Woche werde wir an Sie direkt von der NASA Johnson Space Center in Houston, Texas, kommen ein Licht auf diese faszinierende Welt. Sie können die ganze Serie folgen hier.

NASA Johnson Space Center (JSC) in Houston, Texas, ist Heimat der Agentur Virtual Reality-Labor, die wohl die meisten High-Tech-Ausbildung der Astronauten auf der Erde erhalten. In ihm begegnen sie DOUG. DOUG ist keine Person; Es ist ein Akronym für dynamische allgegenwärtigen Onboard-Grafik-Programm. Es ist ein tadellos detaillierte Rendering-Programm, die alles auf der Raumstation aus die Aufkleber auf die fließenden Linien und elektrischen Leitungen Modelle.

Nach James Tinch, NASA-VR-Labor-Manager "Modell alles, was die Crew an Bord der Raumstation außerhalb sehen könnten wir hier so, dass wenn sie draußen gehen, sie fühlen sich, wie sie bereits dort gewesen, weil sie es hier in der virtuellen Welt erlebt habe."


Die VR-Headsets hineinzukommen Crew-Mitglieder eine virtuelle 3D-Darstellung der ISS. Das VR-Labor-Personal können setzen Sie sie überall auf der ISS, unabhängig davon, ob es auf die USA, Russisch, Japanisch oder europäischen Segmente. Das heißt, wenn sie auf eine Pumpeneinheit arbeiten, sie eine echte Perspektive bekommen darüber, was ihren Arbeitsbereich Look And Feel wie. Wenn sie arbeiten während der Fahrt auf das Ende der Roboterarm der Station, können sie diese (virtuell) sowie Erfahrung.

Dies gibt ihnen eine Chance zu sehen, wenn die Baustelle Platz für ihre Bedürfnisse zu erleben Sie realistischen Blickwinkel aus in ihren Raumanzug, um festzustellen, ob sie an der richtigen Stelle auf der ISS um die zu ersetzen, das muss behoben werden sind, zu sehen, ob sie das Hand-Werkzeug benutzen funktionieren werden, wie vorgesehen. Die Mission wird angepasst und umgeschrieben, und Werkzeuge und Bauteile werden oft wieder aufgebaut, basierend auf was sie in der virtuellen Umgebung lernen.

Macht Platz auf der Erde

Wenn Sie in der VR-Rig geeignet sind, sind Sie mit Sensor-verpackte Handschuhe ausgestattet. Dieses Setup ermöglicht Ihnen, Ihre eigene Handbewegung zu verfolgen und sehen, wie sie in Ihre virtuelle Welt. Die Handschuhe haben auch Kraftsensoren in den Handflächen, so Sie Sie Ihre Hände schließen können, um ein Objekt (beispielsweise ein Werkzeug oder einen Handlauf) zu erfassen und Ihre virtuellen Hände werden um ihn herum. Es ist nicht auf einen einzelnen Finger Ebene artikuliert, aber scheinen die öffnen/schließen-Positionen werden detailliert genug für diese Simulationen. Gibt es auch einen kastenförmigen Rig, getragen auf der Brust, die Ihre Drehbewegung verfolgt also bewegt wenn du es drehen tatsächlich Ihren Körper in der virtuellen Welt.

Bild-Gutschrift: NASA

Warum die Mühe gemacht, diese Welten praktisch neu zu erstellen? Die Schwerkraft der Erde macht es unmöglich, einige Raum-Aufgaben mit physischer Hardware genau simulieren.

Die nächstbeste Option für Astronauten, Arbeit im Weltraum zu simulieren ist Neutral Auftrieb Laboratory der NASA, die Unterwasser in einem riesigen Pool an der JSC. Dort haben sie die Hardware-Version einige spezifische Komponenten, aber es ist nicht in einer Raumstation Umgebung – die ISS ist einfach viel zu groß. Sie möglicherweise ein kleines Stück des Schiffes bis verspottet auf der einen Seite des Pools, und dann müssen sie ein weiteres Stück an anderer Stelle im Pool umzusteigen. Es ist besser als nichts, aber es nicht die Realität des realen ISS Layouts.

Virtuelle Realität, im Gegensatz dazu gibt Ihnen einen vollständigen Überblick über alles, was Sie in der realen Umgebung erleben werden, und alle Stücke sind in der gleichen räumlichen Beziehung, dass sie tatsächlich in auf der Station.

Dann gibt es natürlich der Helm. Es ist nicht unbedingt ein Hingucker, aber es ist auf jeden Fall High-funktionieren. Es bietet den Benutzern eine 720p-Display, zusammen mit der vollen Kopf-Tracking-Funktionalität, die man erwarten würde. Während meiner Zeit in den Helm habe ich überhaupt keine Verzögerung bemerken, ist die Nummer eins, die Ruinen eine virtual-Reality-Erfahrung.

Ich fragte Dr. Tinch, ob das System auf der Oculus Rift beruhte. Er sagte, dass zum Zeitpunkt der Entwicklung das Oculus nicht die Auflösung, die sie angefordert haben und so eines der VR-Labor-Ingenieure den aktuellen Helm in seiner Garage. Sie sagten, aber, dass sie ein auf wie kommerzielle VR Hardware Auge entwickelt sich, und sie können man in tauschen, wie sie Fortschritte.

Ein Magnetsystem Griffe Motion-tracking für Kopf, Brust und Händen. Der Sensor ist an der Decke oberhalb des Benutzers angebracht und wahrnehmen kann, wo andere, bestimmte Punkte zu einem bestimmten Zeitpunkt im Verhältnis zu einem bestimmten zentralen Punkt sind. Es schien sehr glatt in den wenigen Minuten, die ich es benutzt habe. Es leiden kein Funklöcher, wo Ihre Hände plötzlich verschwinden würde, die ich mit einigen LED-Licht passieren gesehen Tracking-Systeme, wie die NAVY Blue Shark basiert.

Ich fragte, ob NASA jemals versucht hat, VR und neutrale Tarierung zu kombinieren. Er sagte das wäre schwer zu tun, und sie habe nicht versucht es, aber die beiden Labore arbeiten eng mit einander. Sie experimentieren mit physischer Hardware schließlich Astronauten auf der ISS in verwenden müssen die neutrale Tarierung Umgebung, und dann sehen wie es im Rahmen der gesamten Station in VR funktioniert. Manchmal müssen sie mehrere Iterationen hin und her gehen, bis sie die Technik oder das Werkzeug genau das richtige gewählt.

Die NASA hat auch eine Helm-freie Simulation von der ISS-Kuppel-Robotik-Work-Station. Es verfügt über drei Monitore, die drei Fenster der Station zu simulieren. Es ist keine völlig immersive Erfahrung, aber es ist gut genug für die anstehende Aufgabe. Benutzer können noch scrollen, um zu erhalten die volle 360-Grad Ansicht vor den Fenstern, sie nur können nicht alle 360 Grad gleichzeitig anzeigen. Es ist viel einfacher, so weit wie Einrichtung und Verwendung geht als sein Pendant Raum geboren. Es hat auch drei kleinere Monitore, die von der Kamera-Ansichten außerhalb der ISS kommen.

Die Kombination aus der Fenster und der Kameraansichten ermöglicht die Crew, die Armbewegung zu überwachen und sicherzustellen, dass es nicht geht, keine Strukturen zu schlagen. Natürlich ist dies umso wichtiger, wenn zum Ende des Armes ein Crew-Mitglied tätig ist. Es hat auch die gleiche physische Kontrolle Panels, die auf der ISS. Der Punkt ist, dass dies zu simulieren würde, was einer der Astronauten an Bord geht, während Astronauten bei einer EVA ihre Sache in der VR tun, und es lässt sie gleichzeitig in derselben Simulation interagieren. Es ist ein ausgeklügeltes System.

Der Charlotte-Roboter

Dabei sehen, wie die Dinge räumlich auf der Außenseite der ISS zusammenhängen ist natürlich extrem wichtig für die Orientierung, aber es gibt einige Dinge, die virtueller Realität simulieren kann; die meisten kritisch, Objekte so fühlen. Dies ist besonders wichtig auf Station, weil Objekte in der Schwerelosigkeit sehr anders verhalten als sie auf der Erde zu tun. Wenn Sie an einer Außenseite der Station sind, können Sie mit ein zwei Tonnen schweren Panel herausziehen und mit einige Komponenten im inneren Arbeiten beauftragt werden.

In der Schwerelosigkeit der Panel-sogar einen zwei Tonnen schweren – hätte kein Gewicht, aber es hat noch Größe, es hat Trägheitsmomente und es wurde eine Mitte der Masse. Astronauten müssen wie große Objekte wie das Erlernen verhält sich im Raum, damit sie nicht versehentlich etwas aus der Station zu schleudern oder sonst zu brechen.

Geben Sie die Charlotte-Roboter. Das Gerät besteht aus acht verschiedenen Motoren, von denen jeder seinen eigenen Draht steuert. Alle Drähte verbinden miteinander für ein Swap-Objekt in der Mitte. Dadurch entsteht eine netzartige aussehen, das ist, wie der Roboter hat seinen Namen (eine Hommage an Charlottes Web). Die Motoren werden von einem zentralen Rechner gesteuert die fortschrittliche physikalische Modelle verwendet, um festzustellen, wie das Objekt in der Mitte bewegen sollen, je nach Größe und Masse des Objekts, die es darstellt. Es kann mehrere Füße in allen sechs Achsen verschieben und drehen Sie realistisch.

Sagen Sie wir zum Beispiel ein Astronaut eine große vier-Fuß-Cube-wie Struktur von der Station entfernen musste. Das Objekt in der Mitte von Charlotte könnte nur einen Kubikfuß und haben nur ein Stück von einem Geländer drauf, aber in der virtuellen Realität anscheinend mit dem Astronauten, als ob es die Full-size-Cube, und es in wahre körperliche Beziehung, alles andere auf der Station wäre. Wenn der Astronaut Feld heraus zieht, müssen sie sich mit seine Trägheit zu stoppen. Vielleicht ist ihr Schwerpunkt Weg auf der einen Seite; der Astronaut werden feststellen, dass die Box in einen kleinen Weg zu drehen, wie wäre es in der Realität, und sie hätten einstellen will. Lernen, wie man diese Tendenz zu drehen in einer virtuellen Umgebung zu begegnen – bevor teure Geräte auf der Strecke sind – für eine Mission Erfolg entscheidend sein könnte.

Wenn es ist Zeit, um das Objekt wieder an seinen Platz, vielleicht ist es so etwas wie einen festen Sitz. Charlotte kann Kontakt Modelle, die die Stöße zu simulieren und hart-Haltestellen des Objekts wird wieder an seinen Platz, wackelte umsetzen, obwohl Sie im realen Leben sehen können, dass der Roboter ungehindert ist. Wird es ein Klick geben, was Sie für am Ende fühlen, damit Sie, dass es gesperrt ist wissen,? Charlotte kann, dass zu simulieren.

Vielleicht am eindrucksvollsten NASA VR-Labor hat zwei separate Charlotte Roboter, und sie können parallel arbeiten. Also, sagen Sie zum Beispiel, dass sie brauchten, um den aus- und Einbau der ein sehr großes Objekt, das zwei Astronauten gemeinsam bedürfte zu simulieren. Jeder Astronaut kann in seine oder ihre eigene virtual-Reality-Helm, mit einem separaten Charlotte-Roboter, der sich Verhalten wird, als wären sie ein Teil der gleichen Struktur arbeiten. Also, wenn ein Astronaut zieht, der andere es fühlen wird. Wenn ein Astronaut das Objekt gedreht wird, wird es in der anderen Hand verdrehen. Der Betrag der rechnerische Smarts, der geht in das abziehen, ist einfach unglaublich.

Die Handläufe können, geändert werden, um zu machen Look And Feel wie jede Art von einem orbital Ersatzgerät (d. h. ein Ersatzteil), die einem Crewmitglied haben könnten, zu entfernen oder auf einer Plattform zu installieren, so ist es eine unglaubliche virtual-Reality-System, die nicht nur eine Person Sehsinn eingreift, sondern auch berühren. Astronauten aus dem Weltraum zurück gekommen und berichtet, dass die Charlotte-Rig eine unglaublich präzise Annäherung ist an wie Dinge fühlen und bewegen sich in Schwerelosigkeit.

Und dann die jetpacks

Eines der Dinge, die Astronauten für im VR-Labor zu trainieren ist das erschreckende Szenario des Werdens vom Bahnhof ausgerückt und rast durch den Weltraum. Geben Sie die sicherere Einheit, die für vereinfachte Aid For EVA Rescue steht. Es geht auf der Rückseite des PLiSS, das tragbare Life Support System. Dies ist im Wesentlichen, das Jetpack Ding George Clooney war zu Beginn des testet Schwerkraft.

Wenn ein Astronaut während einem Weltraumspaziergang untethered von der ISS wird und die Bodenhaftung verliert, können sie dann die sicherere Einheit ihre Rotation zu verhaften, selbst in die richtige Richtung weisen und treiben sich zurück zum Bahnhof. Es nutzt unter Druck stehenden Stickstoff, mit Düsen am oberen, Seiten zurück, und unten, die ihnen ermöglicht, ihre Drehzahlen, Spin-Raten und Umrechnungskurse zu kontrollieren. Es ist alles aus einem Joystick gesteuert, das aus der rechten Seite erscheint. Es hat mehrere schaltet, die verwendet werden, wechseln zwischen den Modi (z.B. Rotation oder Translation) und der Joystick selbst, die aussieht wie es zu Hause auf einem Atari-System sein könnte.

NASA virtual-Reality-Helm erlaubt Astronaut Praxis reale Notfallsituationen, wo sie das sicherere Gerät brauchen würde. Der Astronaut wird angeschnallt in das Gerät und in ihre VR-Helm, die sie mitten in einer Mission außerhalb der Raumstation zu sein scheint. Die VR-Labor-Ingenieure würden dann die Station in den virtuellen Weiten des Raumes die Astronauten abzuwerfen. Die Ingenieure setzen eine Spin-Rate und eine Rate mit der der Astronaut übersetzen ist vom Bahnhof entfernt, was ich mir vorstellen, eine ziemlich verwirrende Erfahrung ist.

Es dauert etwa 30 Sekunden für die Astronauten zu den SAFER-Handregler, ausgecheckt und bereit zu gehen. Von dort müssen sie ihre Rotation zu stoppen, und suchen die ISS in der Ferne, die ist nicht so einfach wie es klingt. Die Astronauten sind starr, geschlossene Helme tragen, die mit ihnen drehen sich nicht. Wenn sie versuchen und schalten Sie einfach ihren Kopf, alles, was sie sehen ist der Innenseite ihres Helms. Stattdessen müssen sie die Hand-Controller verwenden, um herum zu drehen, bis sie vor die ISS Ort, dann navigieren Sie ihren Weg zurück in die It. Die Übung endet in der Regel wenn sie greifen auf einen Handlauf auf der Station und wieder aufstecken, oder wenn sie in die Luftschleuse zurückkehren.

All diese Faktoren kombiniert – die komplizierten Detaillierungsgrad in der Computermodelle, die unglaubliche Physik-Engine, die Charlotte macht Verhalten realistisch – summieren sich zu den modernsten virtual-Reality-Systeme stellen wir je gesehen habe. Lassen Sie es an die NASA, die Dinge auf die nächste Stufe zu nehmen.

Gizmodo Space Camp geht es darum, die unter erkundet Seite der NASA. Von der Robotik, Medizin, Weltraum-Teleskope zur Kunst. Diese Woche werde wir an Sie direkt von der NASA Johnson Space Center in Houston, Texas, kommen ein Licht auf diese faszinierende Welt. Sie können die ganze Serie folgen hier.

Video von erschossen Brent Rose, herausgegeben von Nick Stango.

Besonderen Dank an alle am NASA JSC für die Herstellung von diesem geschehen. Die Liste der Dankeschöns würde Seiten aufnehmen, aber für Zugang und so großzügig mit ihrer Zeit, wir sind sehr dankbar für alle dort. Großer Dank geht auch an OSU Space Cowboys für die Einladung an erster Stelle.

Space Camp® ist ein eingetragenes Markenzeichen/Service des US-Rakete & Center. Dieser Artikel und Folgebuchungen wurden nicht geschrieben oder unterstützt durch die US-Rakete & Center oder Space Camp®. Um die offiziellen Space camp-Webseite zu besuchen, klicken Sie hier.

Dieser Beitrag lief ursprünglich auf 16.11.14 im Rahmen von Gizmodo Space Camp Serie.

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