ロボットは、人間を退屈させ、非効率に陥らせるような単調で反復的な作業を得意とする。そこでNASAは、毎秒25万回の測定を行い、周囲の環境を3Dマップで表示する「Project Tango」と呼ばれる実験的なGoogleスマートフォンを改良した。この改良版「Project Tango」は、これまで自律移動能力が限られていた「SPHERES」と呼ばれる実用ロボットのナビゲーション情報提供を支援する。このロボットとスマートフォンのハイブリッドは、オービタル・サイエンシズのシグナス宇宙船に搭載され、アンタレスロケットで6月10日に打ち上げられる。テストが成功すれば、このロボットは国際宇宙ステーション（ISS）に搭載された2万個の物体の追跡、放射線レベルの監視、船内の危険な二酸化炭素濃度の検出など、24時間365日体制で稼働する必要がある作業に特に適するようになるだろう。
「宇宙飛行士は通常、これらの作業に携帯型の機器を使用します。そして、それらは常に持ち運ばなければなりません」と、NASAインテリジェントロボティクスグループのディレクター、テリー・フォン氏は語る。「ロボットは、常に何かの作業をさせていれば文句を言うことはありません。」
SPHERESはスター・ウォーズの訓練用ロボットに着想を得て2003年に初めて導入されましたが、現在は2メートル×2メートル×2メートルの立方体内での移動に制限されています。SPHERESは自身の位置を特定するために赤外線パルスを発射し、立方体内の5つのビーコンからそれぞれ超音波の「チャープ」信号を発信します。それぞれのチャープ信号がSPHERESに到達するまでの時間を測定することで、ロボットは自身の位置を特定します。しかし、これはSPHERESが超音波ボックスの外に出ることができないことを意味します。
NASAの科学者たちは、ロボットの移動範囲をISS全体に広げたいと考えていました。宇宙ステーション全体に超音波ビーコンを設置すると建設とメンテナンスに多大な手間がかかるため、NASAはロボットに周囲の環境を視覚的に把握させ、それに応じて移動する方法を教えたいと考えていました。
コンピューターをプログラミングして、非構造化環境の画像を作成し、その中にある物体を理解するのは、コンピューターサイエンスの中でも特に難しい課題です。そのため、NASAはコンピュータービジョンの課題をGoogleとそのスマートフォンに委託し、宇宙飛行に耐えられるよういくつかの改良を加えました。GoogleはTangoプロジェクトの内部構造について口を閉ざしていますが、NASAの研究エンジニアであるザカリー・モラット氏は、スマートフォンが赤外線を発射し、2台目のカメラからの映像を解析することで、深度に応じて色分けされた物体を含む周辺環境のリアルタイムマップを作成すると述べています。赤外線で生成された3Dマップの深度センサーの読み取り値と、ロボット自身のスラスター噴射に関する知識を活用することで、SPHERESはISS全体をゆっくりと周回することが可能になります。
在庫を追跡するために、ロボットは RFID センサーを使用して、宇宙ステーションに搭載されている約 20,000 個のさまざまな物体を追跡することができます。
「ISSは寝室が6つある家くらいの大きさです」とフォン氏は言います。「しかも、天井に物を置けるほどの寝室が6つあるんです。」（宇宙飛行士のスニータ・ウィリアムズがISSの居住区の短いツアーを案内しています。）
宇宙飛行士はミッション中に多くのタスクを完了しなければならないというプレッシャーにさらされており、通常は6ヶ月ごとにISSに出入りするため、工具、食料、その他の物品の管理は非常に頭の痛い問題となります。モラット氏は、数年前にISSで工具箱が丸ごと紛失し、地球から交換品を送らなければならなかったという例を挙げています。
Spheres/Tango装置は、空気の質の監視にも役立ちます。宇宙では無重力のため、二酸化炭素の排出は乗組員にとって危険です。ISSのファンは居住区に新鮮な酸素を送り込んでいますが、無色無臭の二酸化炭素がステーションの隅に溜まることがあります。SPHERES/Tangoは、ロボット版「炭鉱のカナリア」のように、危険な二酸化炭素濃度や、危険な放射線レベルなどの問題を探しながら浮遊することになります。1台のロボットを維持する方が、数十個のセンサーを維持するよりもはるかに簡単です。
宇宙飛行士はどんなスマートフォンでも宇宙に持ち込めるわけではないので、プロジェクトTangoチームは、2011年にSPHERESに取り付けられた、はるかにシンプルなNexus Sの経験を活用している。タッチスクリーンが無重力で割れたら、何十もの小さな破片がキャビンの周囲を漂うことになる。そのため、最終的なSPHERES/Tangoデバイスは、以前のミッションのNexus Sと同様に、テフロンテープで覆われることになる。携帯電話の通話がISSの搭載機器に干渉する可能性があるため、NASAは携帯電話と地球上の携帯電話基地局を接続するベースバンドトランシーバーを取り外した。NASAは、機器が過度に熱くなったり、過剰な電力を消費したりした場合に壊滅的な故障を引き起こす恐れがあるため、宇宙に持ち込めるバッテリーについても非常に慎重である。フォンのロボット工学チームは、プロジェクトTangoの携帯電話から元のバッテリーを取り外し、宇宙での使用が認定されたカスタムのリチウムイオンバッテリーを使用する予定だ。下のビデオでは、モラット氏と他のチームメンバーが、NASA と契約した「嘔吐彗星」という、宇宙の無重力状態をシミュレートするために意図的に放物線を描いて飛行する飛行機でプロジェクトをテストしている。
