home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / pc / text / spacedig / v10_3 / v10_334.txt < prev    next >
Internet Message Format  |  1991-07-08  |  18KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from beak.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/sZUoY0e00VcJIK3U4t>;
  5.           Mon, 11 Dec 89 01:28:17 -0500 (EST)
  6. Message-ID: <8ZUoXeG00VcJAK1k5M@andrew.cmu.edu>
  7. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  8. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  9. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  10. Date: Mon, 11 Dec 89 01:27:54 -0500 (EST)
  11. Subject: SPACE Digest V10 #334
  12.  
  13. SPACE Digest                                     Volume 10 : Issue 334
  14.  
  15. Today's Topics:
  16.                Re: Mars rovers
  17.         Re: Galileo Astronauts Honored at JPL
  18.            Frequently asked SPACE questions
  19. ----------------------------------------------------------------------
  20.  
  21. Date: 10 Dec 89 23:04:43 GMT
  22. From: daisy.learning.cs.cmu.edu!mnr@pt.cs.cmu.edu  (Marc Ringuette)
  23. Subject: Re: Mars rovers
  24.  
  25. The recent discussion of teleoperated Mars Rovers has been mostly on target.
  26. Time delays are a big problem, especially since the rover wouldn't have access
  27. to the Deep Space Network for anywhere near 100% of the time.  Other big
  28. constraints are that Mars is very rough, and that the power budget for the
  29. rover will be distressingly low (e.g. 300 watts for a 1-ton rover).
  30.  
  31. There's a research project here at Carnegie-Mellon which is trying to tackle
  32. these problems, by constructing a prototype of a six-legged walking Mars
  33. Rover which can move over rough terrain autonomously.  The machine will walk
  34. at a speed of about 1 meter per minute, using a laser rangefinder to find
  35. obstacles and footfall locations.  The first leg has been built and tested,
  36. and a version the rangefinding software has been used to plant the foot in a
  37. simulated terrain.  Within the next year, the entire walking prototype will
  38. be finished and tested.  The research is supported by NASA.
  39.  
  40. I'll attach a more detailed summary of the Mars Rover project, which I wrote
  41. up about a year ago.  Beware: it's out of date, and several major design
  42. changes have happened since then.
  43.  
  44.  
  45. There probably won't be a problem with dangers requiring a fast reaction
  46. time; Mars is a pretty static place, as far as we can tell.  In the current
  47. scenarios, if the rover gets caught in a landslide it dies, and that's just
  48. the way it goes.
  49.  
  50.  
  51. A final note:  remember, just because YOU can't think of a way to make a
  52. vehicle motor around safely on Mars, doesn't mean it can't be done.  Given
  53. a decent research team and a few years, people can do some really good stuff.
  54.  
  55.  
  56. \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
  57.  \\\ Marc Ringuette \\\ Carnegie Mellon University, Comp. Sci. Dept. \\\
  58.   \\\ mnr@cs.cmu.edu \\\ Pittsburgh, PA 15213.  Phone 412-268-3728(w) \\\
  59.    \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
  60.  
  61.  
  62. Subject: space-tech excerpt: CMU Mars Rover [ 200 lines ]
  63.  
  64. The CMU Mars Rover Project
  65. ==========================
  66.  
  67. The next step in Mars exploration is to send a flexible, mobile robot to Mars
  68. to collect and study samples from different areas.  The importance of the
  69. mission is split between observation, on-site testing of samples, and return
  70. of samples to Earth.  The requirements for this vehicle are pretty stiff if
  71. we are to try one of the more ambitious and more useful of the possible
  72. missions.  The trickiest part of the problem is to do autonomous motion and
  73. sampling.  Light takes between 10 and 40 minutes to travel the round trip
  74. between Earth and Mars, so a vehicle operated from Earth would be extremely
  75. slow.  Even worse, NASA's Deep Space Network has other jobs to do, and the
  76. rover will spend half its time on the far side of Mars.  This virtually
  77. requires a vehicle which can move and take samples using on-board computers
  78. and Artificial Intelligence techniques, with human intervention only once
  79. every few hours.  The mechanical design of the vehicle is also difficult.
  80. The design is most highly constrained by a very low power budget - a few
  81. hundred watts to run a 1-ton vehicle.
  82.  
  83. The CMU rover project is a 3-year project to build a rover which will operate
  84. on Earth terrains, and be the prototype for a rover which can
  85.  1. travel several hundred kilometers, reliably, over the period of about
  86.     a year, traversing 1 meter obstacles and ravines
  87.  2. take core samples, aim instruments, and perform sampling and experiments
  88.     as flexibly as possible
  89.  3. collect about 5 kilograms of samples and transport them to a return
  90.     vehicle for return to Earth
  91.  4. weigh no more than about a ton
  92.  5. operate on about 300 watts of continuous power, supplied by a Radioisotope
  93.     Thermal Generator (RTG)
  94.  6. operate efficiently even when not in communication with Earth
  95.  
  96. The project has three main research areas: Mechanical Design, Sensing, and
  97. Control.  The first group is building the vehicle, and is headed by Red
  98. Whittaker, a mechanical engineer who recently constructed a robotic vehicle
  99. to clean up Three Mile Island.  The second group, sensing, is headed by Takeo
  100. Kanade, a Computer Science professor who has been involved with the NAVLAB
  101. autonomous truck.  They are using a laser rangefinder and computer vision
  102. software to maintain a terrain map on board the rover.  The third group is
  103. headed by Tom Mitchell and Reid Simmons, who do Artificial Intelligence work.
  104. Their group is designing the software to do motion and sampling without human
  105. intervention.
  106.  
  107.  
  108. The Ambler
  109. ==========
  110.  
  111. The original proposal from the CMU group had been for a rover with large,
  112. soft wheels which could ignore small obstacles.  However, the mechanical
  113. design group determined that a walking rover could better satisfy the
  114. reliability, stability, and power requirements of the mission.  A few hundred
  115. watts is almost no power at all, so a wheeled vehicle loses because it puts
  116. so much power into its ground interactions.  A legged vehicle is mechanically
  117. more challenging, but is smoother in operation and very energy efficient.
  118.  
  119. The Ambler has six legs, each of which has two joints which move in the
  120. horizontal plane and a telescoping z-axis which stays vertical.  The 
  121. horizontal and vertical directions are totally decoupled - the machine 
  122. always stays level, and the two horizontal joints also stay level at all 
  123. times.  Each of the six legs is attached to a central pole at a different
  124. height, so they can move 360 degrees without running into each other.
  125. The bulk of the body hangs from the center pole, close to the ground.
  126.  
  127. Here is a picture:  [[ Note: the design has changed; this is out of date ]]
  128.  
  129.                               | |---------------------------------
  130.                               | |                |              | |
  131.                               | |---------------------------------
  132.  -----------------------------| |^               ^               U
  133. | |          |                | |Shoulder        Elbow           U
  134.  -----------------------------| |                                U
  135.  U                            | |                                U
  136.  U                --------------------------                     U
  137.  U               |                          |                    U
  138.  U               | Body (with RTG, sampling,|                    U
  139.  U               | computing, robot arm,    |                    U
  140.  U               | instruments)             |                    U
  141.  U               |                          |                    U
  142.  |               |                          |                    |
  143.  |               |                          |                    |
  144.  |               |                          |                    |
  145.  |                --------------------------                     |
  146.  |                                                               |
  147.  |                                                               |
  148. /_\                                /_\
  149.  
  150.         (Side view of the body and the lower two of six legs)
  151.         (the elbow and shoulder move in and out of the page)
  152.  
  153.  
  154. =============================================================================
  155.  
  156.                                      _________
  157.                      _              /---------
  158.                  __--_\\_    ------//
  159.              __--__--  \_\_/      //\   __-
  160.            --__--        \_\_    //  __----\
  161.            --            | \_\ -//__----   \\
  162.                      ______--_|  |--- |     \\
  163.                   _-- ____---  -- _-___      \\
  164.                  / ---    \        --__-__
  165.                 / /        \        /  --||
  166.                / /           ------       ||
  167.               / /                         ||
  168.              / /                           ||
  169.                                            ||
  170.  
  171.  
  172.  
  173.             (Top view.  5 legs planted, 1 recovering.)
  174. (The leg segments shown here are horizontal; the z-axis goes into the page)
  175.  
  176. =============================================================================
  177.  
  178.  
  179. The machine has a reach of about 4 meters and a height of about 4 meters.
  180. The laser rangefinder goes on top of the central pole.
  181.  
  182. The Ambler will walk a bit like a crab, with five legs on the ground at
  183. all times.  When a leg is lifted from behind the vehicle, it is moved
  184. all the way to the front of the vehicle to minimize the number of footfalls
  185. required.  The body slides forward using the horizontal joints only, spending
  186. energy only on friction losses and ground sinkage.  It moves almost like
  187. floating on water.  The z-axis is used to hoist the body up and down, and
  188. to lift each foot for recovery to the next position.
  189.  
  190. The machine moves very slowly (since the limiting factor is the ability
  191. to control the motion reliably, not the motion itself).  The body averages
  192. a few centimeters per second, which is plenty as long as the machine can
  193. operate autonomously.
  194.  
  195.  
  196. The Software
  197. ============
  198.  
  199. Building the Ambler is about half the project.  The other half is putting
  200. together a software system to reliably (VERY reliably) move the robot from
  201. place to place and perform sampling tasks.  
  202.  
  203. A terrain map (more or less a contour map of the immediate vicinity of
  204. the rover) is maintained by integrating data from the rangefinder.  Other
  205. information, such as "this is a rock" or "this is black stuff that sticks
  206. to your feet" may be attached to the basic map.  This allows motion planning
  207. to be done accurately.
  208.  
  209. The rover will be controlled by commands from the control center on Earth,
  210. such as
  211.  
  212.    "go north as long as it's safe"
  213.    "go back and pick up rock 13 and look at its underside"
  214.    "follow this path to rock 15 and drill a hole in it, at this angle"
  215.    "pick up one of those gray pebbles, about half an inch wide"
  216.    "put this dust in your mass spectrometer"
  217.    "aim your infrared sensor at anything unusual"
  218.  
  219. The commands won't be in English, but rather will be specified in terms
  220. of frames and slots in a knowledge representation system designed by the
  221. control group.
  222.  
  223. Realistically, there will probably be a team of geologists fighting over
  224. what is most important to do next.  Rather than forcing them to do the
  225. optimization of exactly what to do, it will be necessary to have a planning
  226. system which can do the best thing given a set of goals of varying importance
  227. and difficulty.  For instance, if one goal is very easy, you might as well
  228. do it first rather than a more desirable but much more difficult goal.  There
  229. are also background goals best monitored by the machine, such as "Never go 
  230. too near a dropoff" and "Don't point your satellite dish away from Earth."
  231.  
  232. A flexible geometric reasoning system will be a component of the software.
  233. It's important for the rover to have the ability to pick up a rock, and 
  234. also to be able to notice if the rock was dropped by accident.  This
  235. involves creating a general purpose planner which can generate expectations
  236. about what will be true in the world if all went as planned, and to check
  237. if this really happened.
  238.  
  239. =============
  240.  
  241. As of now, January '89, the project has finished its first year.  A
  242. single-leg testbed is being used to test the leg design and the footfall
  243. planning software.
  244.  
  245. The project is funded by NASA, and there is interaction with groups from 
  246. JPL, TRW, and Martin Marietta.  JPL in particular has a parallel project,
  247. designing a more conventional wheeled rover for the same mission.  Ours is
  248. considered to be the more ambitious and high-risk of the two attempts.  The
  249. results will be evaluated before the possible production of a Mars-ready 
  250. rover to be launched in approximately 1998.
  251.  
  252. [ end of excerpt ]
  253.  
  254. [ To join the space-tech list, send mail to space-tech-request@cs.cmu.edu ]
  255.  
  256. ------------------------------
  257.  
  258. Date: 8 Dec 89 21:17:58 GMT
  259. From: timbuk!lfa@UMN-CS.CS.UMN.EDU  (Lou Adornato)
  260. Subject: Re: Galileo Astronauts Honored at JPL
  261.  
  262. In article <24627@cup.portal.com> fleming@cup.portal.com (Stephen R Fleming) writes:
  263. >>Time was then set aside for the
  264. >>JPL employees to chat with the astronauts and to get their autographs.
  265. >  
  266. >...Just think about this sentence for a second...
  267. >I'm not a basher of the individual astronauts; I'd love to be one.
  268. >But the thought of people at JPL, the *real* space-science heroes
  269. >of the last couple of decades, clustering around a bunch of
  270. >Right-Stuffers like teenage groupies...
  271.  
  272. How do you define hero?  I consider a hero to be someone who is willing to make
  273. the ultimate sacrifice for something he/she sees as bigger than him/herself.
  274. Doing your job well isn't grounds for hero worship, it's grounds for a pay
  275. raise.  The folks at JPL do a fantastic job, and are entitled to respect and
  276. admiration (and _really_ nice pay raises), but their pesonal risk is limited
  277. to VDT syndrome, or keyboard wrist.  Have we become so mired in the workaday
  278. world that we truly feel that exceeding your job description and risking your
  279. life are the same thing?
  280.  
  281. My father was one of the more than 300,000 people to work on the Apollo
  282. program; he helped design and build the mobile launch pads for Apollo
  283. (and now the shuttle).  I'm proud as hell of that, but I don't consider
  284. him a hero for it.
  285.  
  286. I remember when the Apollo 1 fire happened.  It was like we had lost three
  287. family members.  Same for every family I knew.  I remember my father, an
  288. incredibly stoic man, fighting back the tears as the story unfolded of the
  289. deaths of these three "Right-Stuffers" that he had never met.
  290.  
  291. Wait a minute...What the hell am I talking about?  
  292.  
  293. This isn't an us/them issue.  The point is that the crew and the JPL staff are
  294. on the same side, and if the JPL staff wants to idolize the people who actually
  295. go where JPL can only observe, then I'm glad they got the chance.  I'm pretty
  296. sure that there was no display of weapons involved; no one was forced to get an
  297. autograph under threat of reprisals.  I hope some of the crew asked for
  298. autographs from the JPL folks.  Maybe someone got a Voyager or Gallileo
  299. signature.
  300.  
  301. Lou Adornato    |  Statements herein do not represent the opinions or attitudes 
  302. Cray Research   |  of Cray Research, Inc. or its subsidiaries.
  303. lfa@cray.com    |       (...yet)
  304.  
  305. ------------------------------
  306.  
  307. Date: Sun, 10 Dec 89 04:00:19 PST
  308. From: Eugene Miya <eugene@amelia.nas.nasa.gov>
  309. Subject: Frequently asked SPACE questions
  310.  
  311. This list does change.
  312.  
  313. This is a list of frequently asked questions on SPACE (which goes back
  314. before 1980).  It is in development.  Good summaries will be accepted
  315. in place of the answers given here.  The point of this is to circulate
  316. existing information, and avoid rehashing old answers.  Better to
  317. build on top than start again.  Nothing more depressing than rehashing
  318. old topics for the 100th time.  References are provided because they
  319. give more complete information than any short generalization.
  320.  
  321. Questions fall into three basic types:
  322. 1) Where do I find some information about space?
  323. Try you local public library first.  You do know how to use a library, don't
  324. you?  Can't tell these days.  The net is not a good place to ask for
  325. general information.  Ask individuals if you must.  There are other sources,
  326. use them, too.  The net is a place for open ended discussion.
  327.  
  328. 2) I have an idea which would improve space flight?
  329. Hope you aren't surprised but 9,999 out of 10,000 have usually been
  330. thought of before.  Again, contact a direct individual source for
  331. evaluation.  NASA fields thousands of these each day.
  332.  
  333. 3) Miscellanous queries.  Sorry, have to take them case by case.
  334.  
  335. Initially, this message will be automatically posted once per month
  336. and hopefully, we can cut it back to quarterly.  In time questions and
  337. good answers will be added (and maybe removed, nah).
  338.  
  339. 1) What happen to Saturn V plans? What about reviving the Saturn V
  340. as a heavy-lift launcher?
  341.  
  342. Possible but very expensive -- tools, subcontractors, plans, facilities
  343. are gone or converted for the shuttle, and would need rebuilding,
  344. re-testing, or even total redesign.
  345.  
  346. 2) Where can I learn about space computers: shuttle, programming,
  347. core memories?
  348.  
  349. %J Communications of the ACM
  350. %V 27
  351. %N 9
  352. %D September 1984
  353. %K Special issue on space [shuttle] computers
  354.  
  355. Other various AIAA and IEEE publications.
  356.  
  357. Computers in Spaceflight: The NASA Experience
  358. James E.  Tomayko
  359. 1988?
  360.  
  361. 3) SETI computation articles?
  362.  
  363. %A D. K. Cullers
  364. %A Ivan R. Linscott
  365. %A Bernard M. Oliver
  366. %T Signal Processing in SETI
  367. %J Communications of the ACM
  368. %V 28
  369. %N 11
  370. %D November 1984
  371. %P 1151-1163
  372. %K CR Categories and Subject Descriptors: D.4.1 [Operating Systems]:
  373. Process Management - concurrency; I.5.4 [Pattern Recognition]:
  374. Applications - signal processing; J.2 [Phsyical Sciences and Engineering]:
  375. astronomy
  376. General Terms: Design
  377. Additional Key Words and Phrases: digital Fourier transforms,
  378. finite impulse-response filters, interstellar communications,
  379. Search for Extra-terrestrial Intelligence, signal detection,
  380. spectrum analysis
  381.  
  382. ------------------------------
  383.  
  384. End of SPACE Digest V10 #334
  385. *******************
  386.