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普通圆珠笔在太空中无法书写——无重力环境下墨水不会流动。这个简单故障揭示了太空探索的核心难题：地球工具在微重力中常失效，精密机器人也不例外。

国际空间站（ISS）的自主自由飞行机器人频繁迷失方向：无重力区分上下，传感器误差累积导致漂移，宇航员需手动干预打断工作。

NASA与韩国光州科学技术院（GIST）Pyojin Kim教授团队合作，提出算法将“绝对旋转误差”降至平均1-2度，让机器人无需人类干预即可长期执行任务。

ISS内日本“希望”实验舱中，NASA的Astrobee机器人本应接管日常杂务，但实际运行中频繁失向需宇航员校准。问题根源是微重力缺失：地球机器人依赖惯性测量单元（IMU）感知重力方向，开云太空无参考点导致误差累积。

团队转向视觉导航（VBN），但ISS内部线缆、实验设备和漂浮物品杂乱，标准系统失效。突破来自数字孪生——用NASA蓝图构建无杂乱的ISS虚拟模型，机器人将实时画面与数字孪生交叉参考，过滤噪声并校准位置。

系统利用“曼哈顿世界假设”（人造环境以直角正交面为主），锁定ISS模块结构几何特征作为“视觉罗盘”，实现无漂移导航：平均旋转误差1.43度且不随时间增加。

该技术还可应用于地球：室内无GPS环境的无人机/机器人导航，适用于城市建筑的线条平面结构。

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