
Space Data Corporation利用從國際太空站(ISS)日本實驗艙「希望號」(Kibo)獲取的機載無人機器人「Int-Ball2」的實際運行數據,與該公司創建的ISS數位孿生環境中的運行模擬數據,完成了六項對比演示。用於對比的實際運行數據已免費提供。
本次示範使用了日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)的「希望號」(Kibo)付費使用計劃,基於2025年5月在軌實驗期間取得的Int-Ball2運行日誌。公開資料為Int-Ball2實際運作日誌(ROS rosbag格式),包含導引控制目標值和狀態、力矩指令、螺旋槳驅動佔空比、慣性測量單元(IMU)感測器值以及使用視覺SLAM的自定位結果。數據可從Hugging Face網站下載。
從:
SpaceData完成了Int-Ball 2在軌運行與國際太空站數位孿生的比較演示,並將免費發布數據。

【社論】
Space Data的這項舉措標誌著在驗證「數位孿生」技術在太空機器人開發中的實用性方面邁出了重要一步。數位孿生技術能夠在虛擬空間中重建現實世界的物件和環境,目前已應用於製造業和城市規劃領域,但在太空環境中進行精度驗證則極為有限。
Int-Ball2是由日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)開發的球形內部無人機,旨在透過拍攝和記錄太空人的工作來提高工作效率。在微重力環境下,物理定律與地球上截然不同,因此控制這款機器人需要先進的技術。
此次演示的亮點在於,它將實際在軌數據與數位孿生環境中復現的數據進行了定量比較。透過測量導引控制和自定位等多個指標的差異,可以清楚看出需要改進哪些方面才能提高模擬精度。
更重要的是,所取得的資料以ROS rosbag格式免費提供。 ROS是機器人開發領域廣泛使用的標準框架,透過以易於研究人員和企業存取的格式發布數據,有望提升整個空間機器人開發生態系統的水平。
如果這項計畫得以實現,就可以在地球上的模擬環境中對機器人進行全面測試,然後再將其送入太空運行,這將顯著降低研發成本和時間。此前,只能在機器人實際發射升空後才能確定其行為,但現在可以提前進行高精度預測。
另一方面,累積大量實際數據對於提高數位孿生的精度至關重要。要完全重現微重力環境特有的現象,還需要進行更多測試。此外,雖然開放資料促進了技術的普及,但在處理高度機密的太空技術時仍需謹慎。
從長遠來看,這項技術有望成為月球基地和火星探測任務中機器人操作的基礎。持續累積和驗證數據對於加速太空發展至關重要。
[術語]
數位孿生<br>一種在數位空間中精確重建現實世界物件、系統和環境的技術。透過使用感測器資料等即時同步狀態,可以實現模擬和預測分析。數位孿生廣泛應用於製造業、城市規劃和基礎設施管理等領域。
內球
日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)開發的球形無人機機器人,用於國際太空站(ISS)內部。它的正式名稱是JEM內部球形相機。它旨在透過自主拍攝和記錄太空人的工作來提高工作效率。 Int-Ball2是它的後續產品。
ROS(機器人作業系統)
這是一個用於機器人開發的開源軟體框架。它提供了機器人開發所需的全部功能,包括機器人控制、感測器整合和模擬。它已被世界各地的研究機構和公司廣泛採用,並被視為行業標準。
rosbag
ROS 記錄資料的文件格式。它按時間順序記錄感測器數據、控制命令、狀態資訊等,以便於後續回放和分析。它是機器人開發領域的標準資料保存格式。
視覺SLAM
視覺同步定位與建圖(Visual Simulatory Localization and Map,簡稱VSLM)技術利用攝影機影像,讓機器人在估計自身位置的同時,建構周圍環境的地圖。這項技術對於自主移動機器人和無人機至關重要。
IMU(慣性測量單元)
慣性測量單元。結合了加速度計和陀螺儀感測器的裝置,用於測量物體的加速度和角速度。用於機器人和無人機的姿態控制。
涼亭
一款開源機器人仿真器。它採用物理引擎,能夠在逼真的環境中模擬機器人行為。此模擬器與ROS高度集成,廣泛應用於機器人開發領域。
艾薩克·西姆
這是NVIDIA提供的機器人模擬平台。它基於PhysX物理引擎,提供高精度的物理模擬和人工智慧學習環境。
微重力<br>一種重力幾乎不存在的狀態。在國際太空站上,重力只有地球重力的百萬分之一左右,導致物體漂浮。在這種環境下,會發生一些與地球上不同的物理現象。
[參考連結]
太空數據有限公司官方網站(外部連結)
一家旨在透過結合太空技術和數位技術來創造新產業的新創公司。
Int-Ball2 資料集 – 擁抱臉(外部)
本次發布的實際在軌運行資料以 ROS rosbag 格式提供。
日本宇宙航空研究開發機構「希望號」實驗模組(外觀)
安裝在國際太空站上的日本實驗艙的官方網站。
ROS(機器人作業系統)官方網站(外部連結)
機器人開發開源框架的官方網站。
NVIDIA Isaac Sim (外部)
NVIDIA提供的機器人模擬平台。
[參考影片]
[參考文章]
數位孿生技術在太空探索中的應用(外部連結)
介紹一下NASA如何應用數位孿生技術。
太空中的 ROS:國際太空站上機器人作業系統 (外部連結) 的應用
關於在國際太空站上使用 ROS 的技術資訊。
[編者註]
太空發展或許看似遙遠,但這次數據發佈為我們提供了一個了解太空技術的絕佳機會。透過以ROS標準格式發布,任何對機器人技術感興趣的人都可以存取這些數據。
分析太空採集數據的機會極為寶貴。您認為數位孿生技術將如何改變太空發展?您看到了哪些可能性?讓我們攜手展望太空發展的未來,在這個未來,開放資料將變得越來越普遍。