“咔嚓”，拍照合影，打卡留念。2024年6月3日，由航天科技集团五院抓总研制的嫦娥六号携带的“移动相机”，自主移动并成功拍摄、回传着陆器和上升器合影。近日，央视聚焦五院研制的这台“移动相机”——月面自主智能微小机器人，讲述这位“小小摄影师”背后的故事。
月背的专业“摄影师” 月面自主智能微小机器人体形小，总重量不到5公斤，是世界上第一台登上月球的自主智能机器人。五院研制人员邢琰介绍说：“小机器人虽然非常小，但是功能很齐全。它具有全套自主的月面分离、移动、在月面成像等功能。它到达月面后能够自主从着陆器上分离下来，移动到一个相对适合成像的位置，并且能智能取景，为嫦娥六号任务留下一些珍贵的记忆。” 这位“摄影师”的最大特点就在于自主智能，具备了类似思考和判断的能力，简单来说，就是让它更像一个人。“我们用人工智能的技术来增强它的自主能力，目前我们用的还是神经网络，发挥了神经网络学习人经验的能力。它可以实现很多用传统方法没有办法实现的事，比如说调整拍照角度。这次也验证了基于神经网络的人工智能技术在月球表面的环境下、在有限的计算资源约束下的可行性。”邢琰进一步解释说。 月面自主智能微小机器人的主要任务就是在月球背面拍摄一张嫦娥六号着陆器和上升器的合影。想要成为一名合格的“摄影师”可不容易，要对构图、光照和拍摄角度有一定的研究。五院研制人员黄煌说：“更多关注的还是主体的位置以及光照角度，可能在某一些角度下反光过于强烈了，不是我们理想的情况。” 据黄煌介绍，以往在月球的拍照任务都需要测算出拍摄物与拍摄设备之间的相对距离、方位和最佳拍照时间。但这次采用的是自主智能的拍照方式，如何拍得好看，全靠机器人自己来判断。 “智能算法就是模拟人对一个物体进行拍照，不需要做精确的计算，而是根据我拍照拍到的照片好与不好，自主进行判断，自主做一些决策调整，最终达到最好的效果。”黄煌说。 自主智能和现在火爆的AI技术类似，都需要通过大量学习来积累经验。但月背拍照与地面拍照不同，最大的问题就是光源单一，都是来自太阳的平行光，背景又是完全黑的星空，让机器人学习地球的摄影作品是不行的。为此，科研人员买了各种各样的灯，来让机器人学习这种特殊的光照条件。 黄煌回忆说：“我印象很深刻，当时为了去解决这些难题，去网上买了钓鱼灯、露营灯、舞台灯等各种各样的灯，尽可能让机器人见多识广。我们构造采集了这些物理样本，做了一些环境的特征建模，在这样一个环境中，我们让小车去学习，最终实现了拍照的智能决策。” 正是做足了准备，才让自主智能机器人到达月背后，能够快速自主调整距离和角度，在很短时间内就圆满完成了任务，拍下了这张嫦娥六号月背工作的经典照。 月球背面与月球正面相比，有着截然不同的地貌特征。正面的月球表面呈现出广阔的平原和巨大的撞击坑，而背面的月面则表现出更多山脉、深谷和火山口等特征，地势更加复杂。在五院的实验室里，科研人员模拟了无数次特殊地形上进行小机器人的测试实验。 “小车的实验基本上没有一次就成功的。为了能达到去月背的要求，团队要反复调整小车的结构和技术细节。反复的实验失败，也让团队一度对设计理念产生了怀疑。”邢琰说。 问题如果大大小小都列下来，可能百项都不止，软件的、硬件的非常多。这个过程当中，团队也有很失落的时候，有想放弃的念头。尽管如此，但他们依然觉得，让自主智能技术能在月球上应用这个事值得做，再多的困难也应该做成。 “再难、再累、再紧张，还是得静下心来先把问题解决了。发现一些问题是好事，抓紧去定位问题，然后找解决措施，最后再进行设计完善，才有最后的表现。”邢琰说。 为了让这位月球“摄影师”“体能”达标，研制人员开展了上百次的各类地面试验。正是他们背后的不懈努力，让这位“摄影师”有了更强的“体魄”，在月背成功完成任务，开创了自主智能技术在深空探测的第一次应用。 月面自主智能微小机器人虽然技术难度高，但制造成本却比较亲民。随着技术应用的成熟，未来的应用领域非常丰富。 五院研制人员邢琰表示：“我们为了轻巧设计，采用了一些商用的器件，所以说应用在民用上非常有条件。而且它的应用场景也比较多，比如说把它拓展成扫地机器人、家务机器人、陪伴机器人、教育机器人。窄小的洞穴，或者是管道的巡检都可以。” 除了应用在和我们生活息息相关的领域，随着深空探测的目的地越来越远，自主智能技术也将成为我国深空探测的一大关键技术。 “未来我们走得越远，测控的限制就越大。对于很多深空探测任务来说，目前的测控技术覆盖不了，有些探测区域的地形地貌不确定性也很大，所以很多动作、很多活动需要它自主完成。未来智能控制技术，应该是深空探测领域里面的关键的支撑技术。”五院研制人员李永说。
