«Федор» в космосе. Простые опыты и большое будущее
27 августа к Международной космической станции пристыковался корабль «Союз МС-14» с особой полезной нагрузкой на борту. В этот раз пилотируемый космический корабль вез не людей, а технику особого рода. В кабине разместились человекообразный многоцелевой робот Skybot F-850 / FEDOR и вспомогательная аппаратура для него. В настоящее время экипаж МКС проводит первые проверки нового комплекса и готовится к решению более сложных задач.
Первый российский
Следует отметить, что российский «Федор» не успел стать первым антропоморфным роботом на борту МКС. Еще в 2011 г. на станцию доставили изделие Robonaut 2 разработки NASA. Однако F-850 является первой российской разработкой такого рода, не просто дошедшей до испытаний, но и добравшейся до космоса.
История робота FEDOR началась в 2014 г., когда Фонд перспективных исследований запустил проектирование многоцелевого антропоморфного робототехнического комплекса. Разработка такой системы велась ФПИ и НПО «Андроидная техника». Изначально изделие предназначалось для министерства по чрезвычайным ситуациям и должно было работать в условиях, опасных для человека. В основу проекта легли наработки по существующим роботам SAR-400 и SAR-401.
Создание базовой платформы было связано с некоторыми трудностями, но в 2015-16 гг. проект перешел на новую стадию. Тогда же появилось предложение о создании специализированной версии комплекса для эксплуатации в космосе. Такой робот получил название «Федор» или FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research). Не так давно комплекс переименовали в Skybot F-850.
22 августа новый РТК отправили на МКС. В полете к станции имели место некоторые неполадки, из-за чего стыковку удалось провести только 27 августа. Экипаж МКС уже приступил к освоению новой техники в реальных условиях.
Работа на орбите
В ближайшее время «Федору» предстоит недолго, но упорно работать на орбите. Подробности научной программы с его участием пока не раскрывались, но некоторая информация уже появилась. В целом запланированы различные работы того или иного рода, в которых робот под управлением человека будет взаимодействовать с разными объектами и выполнять определенные задачи.
Вместе с роботом на МКС доставили т.н. задающее устройство копирующего типа – особый «экзоскелет» для оператора, позволяющий ему контролировать движение робота. С помощью ЗУКТ оператор может вести наблюдение «глазами робота», а также осуществлять полный контроль за манипуляторами. Все эксперименты в рамках нынешнего полета будут осуществляться с применением связки F-850 и ЗУКТ.
Сообщается, что в первые дни на орбите новый робот успел поучаствовать в нескольких экспериментах. «Федор» показал свои возможности по работе с различным ручным инструментом и с некоторым оборудованием станции. Ожидаются новые опыты, в которых перспективный РТК будет показывать иные свои возможности разного рода.
При этом пока речь не идет о выводе робота в открытый космос. Глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин не так давно рассказал, что подобные опыты будут проведены в ходе следующего полета «Федора» на МКС. Этот полет, согласно нынешним планам, состоится лишь через два или три года. К этому времени комплекс пройдет доработку по результатам опытной эксплуатации и сможет более полно соответствовать характерным условиям космоса.
Пока же Skybot F-850 используется только в пределах Международной космической станции. На проведение всех необходимых опытов и экспериментов осталось чуть более недели. 6 сентября корабль «Союз МС-14» отстыкуется от МКС и вернет «Федора» домой. Затем разработчикам этого РТК предстоит провести анализ собранной информации, что позволит приступить к доработке проекта под новые требования.
Большие перспективы
Пока FEDOR / F-850 имеет статус опытного образца, предназначенного для проведения испытаний в условиях лабораторий, полигонов и МКС. До полноценного внедрения подобных систем в космическую практику все еще далеко, но уже сейчас ясны перспективы этого процесса. Появление, развитие и внедрение антропоморфных робототехнических комплексов представляет большой интерес для космической отрасли, как отечественной, так и мировой.
Главной целью проекта, результатом которого стал «Федор», являлось создание РТК, способного заменить человека при работе в опасных условиях. В контексте космической программы это прежде всего означает, что робот сможет выходить в открытый космос и работать там за космонавтов.
Это может значительно упростить подготовку и проведение работ. РТК не нуждается в пище и отдыхе, что позволяет держать его «за бортом» в течение большего времени. Космонавты-операторы смогут сменять друг друга, соблюдая оптимальный для них режим. Также управление роботом может осуществляться оператором на Земле – благодаря этому космонавты в случае затруднений смогут получить более полную помощь со стороны.
Официальные лица указывали, что для работы за пределами МКС в будущем может быть создана специальная модификация F-850. Такой РТК получит оптимизированные средства передвижения для работы на поверхности станции и сможет постоянно находиться снаружи, ожидая команду к действию. Ценность подобного комплекса для Международной космической станции очевидна.
Дистанционно управляемый робот может быть полезным и внутри МКС. С его помощью специалисты с Земли смогут принимать непосредственное участие в различных исследованиях и экспериментах. Это снизит нагрузку на экипаж, а также обеспечит проведение большего круга исследований с привлечением профильных ученых и инженеров.
Ожидаются некоторые преимущества в деле эксплуатации роботов на существующих и перспективных космических кораблях. В частности, предлагается ввести «Федора» в экипаж «Союза» или «Федерации» в качестве наблюдателя. Работая в автономном режиме, он сможет быстро анализировать все поступающие данные и обращать внимание живых космонавтов на те или иные нюансы и факторы.
В отдаленной перспективе стойкость роботов к нагрузке может пригодиться в новых космических миссиях. Отправка человека к другим небесным телам связана с известными трудностями, а применение человекообразного робота серьезно упрощает такие операции. Вполне возможно, что в будущих экспедициях к Луне или Марсу живых космонавтов будут сопровождать РТК, подобные нынешнему «Федору». Самостоятельное применение дистанционно управляемых систем в таких миссиях может быть затруднено из-за длительности прохождения радиосигналов.
Таким образом, нынешние испытания Skybot F-850 / FEDOR в условиях МКС выглядят достаточно скромно, но открывают дорогу к большому будущему. Ведется накопление необходимого опыта, на основе которого в будущем будут создаваться новые важные проекты.
Ближайшее будущее
«Федор» прибыл на МКС 27 августа, а на 6 сентября назначен его отлет. За оставшиеся дни космонавтам предстоит провести массу опытов разного рода, необходимых для определения реальных возможностей робота. Далее ожидается новый этап проектных работ, по результатам которых комплекс станет более эффективным при решении особых космических задач.
Следующий полет F-850 или его доработанной версии на орбиту ожидается через несколько лет – в начале двадцатых годов. Какие изменения РТК претерпит перед вторым стартом, остается только гадать. Представители космической отрасли называли некоторые пожелания и предположения, но пока до конца не ясно, какие из них дойдут до практической реализации.
В целом на данный момент общие успехи проекта «Федор» выглядят достаточно серьезными. Первый отечественный антропоморфный робот уже прошел длительную и успешную отработку на земле, а теперь впервые доставлен на Международную космическую станцию. В реальных условиях производится проверка основных его возможностей и умений.
Нынешние опыты, несмотря на относительную простоту, закладывают фундамент для дальнейшего развития отечественной космической робототехники. Наработки по Skybot F-850 в его нынешнем виде в будущем будут использоваться в новых проектах, которые обеспечат переоснащение МКС и создание новых станций, а также позволят более эффективно организовывать будущие межпланетные экспедиции. Однако перед достижением таких целей нужно завершить текущую программу испытаний и вернуть опытный РТК домой.
Источник
Скайбот сказал: «Поехали!»
«Фактически мы пошли на риск, совместив сразу несколько экспериментов. Мы впервые испытываем пилотируемый корабль «Союз-МС» вместе с ракетой-носителем «Союз-2.1а» с российской цифровой системой управления. И впервые испытываем пилотируемый корабль вместе с роботизированной платформой, — рассказал глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин. — Наш дорогой «Федор» вел себя абсолютно адекватно, он комментировал весь ход отделения ступеней ракеты и обстановку в самой кабине, получал информацию с датчиков, передавал телеметрию».
Чем конкретно займется на орбите первый российский робот-аватар? О научной программе разработчики говорят осторожно. На 28-30 августа намечены 5-6 экспериментов. «Федор» уже научился манипулировать предметами, с которыми космонавты имеют дело постоянно: ключ, отвертка, шуруповерт, электрические разъемы. Сможет ли андроид работать в невесомости также эффективно, как и на Земле? Вариант один: «Надо, Федя, надо». Если первые испытания пройдут успешно, в следующий раз робот с кучей апгрейдов и модификаций уже выйдет в открытый космос — и там он сможет что-нибудь открутить, прикрутить, отремонтировать на обшивке МКС.
«Запланирована целая серия экспериментов — с точки зрения отработки систем управления этой машины в режиме аватара, — рассказал Дмитрий Рогозин. — Это крайне важно для перехода к следующей стадии испытаний. Через пару-тройку лет мы уже сделаем машину, работающую на внешнем борту станции».
Ну а пока что полной свободы «Федору» не дадут — во время своего первого полета он будет лишь повторять движения человека, облаченного в специальный костюм-экзоскелет.
«Это еще называют «аватарным управлением». Космонавт Александр Скворцов благодаря костюму сможет буквально почувствовать себя в теле робота, — рассказал разработчик робота, исполнительный директор НАО «Андроидная техника» Евгений Дудоров.
В перспективе именно этот режим управления станет самым полезным. Почему? Выход космонавтов в открытый космос может длиться более 10 часов, они работают на внешней обшивке «Союзов» и МКС. Это длительный стресс, изматывающие условия и, будем честны, все-таки ситуация повышенной опасности. А если для таких работ использовать «Федора», операторы в управляющих костюмах могут меньше рисковать и больше отдыхать.
«Робот должен повторять самые сложные движения человека в условиях невесомости и малой радиации.
Отличие нашей платформы от всех остальных (в том числе американского робота-астронавта) — очень мелкая моторика. Фактически, это способность работать не кувалдой, а пинцетом, -рассказал Дмитрий Рогозин. — Именно это необходимо для того, чтобы в будущем обеспечить ремонт сложных агрегатов. В том числе — без участия человека, в том числе, — в условиях открытого космоса».
Все полторы недели на станции «Федор» будет активно общаться с космонавтами — у него в памяти хранится множество фраз и диалогов. Для этого на него установили голосовую систему и электронику, устойчивую к малой радиации. Плюс — заменили часть двигателей и контроллеров, компьютерную «начинку». Поставили новые камеры, защитный пластик. Сегодня «Федор» в цифрах выглядит так: вес 160 кг, рост 180 см. 72 степеней свободы, из них 48 — приводных. В добавок робот обвешан датчиками. 48 датчиков, которые считывают изменение и скорость изменения угла поворота. Два акселерометра и гироскопа, два датчика нагрузки (давления). Плюс — два аккумулятора от скафандра «Орлан», которых с запасом хватит на все время работы — вплоть до седьмого сентября, когда запланирована посадка на Землю.
Кстати, «Федор» летит в космос не в гордом одиночестве. Рядом с ним «Маруся» — милая вязаная фигурка космонавта — индикатор невесомости. В добрый путь, Земля прощай.
Зачем роботу ноги на МКС?
«Сейчас мы будем использовать их для якорения. То есть, за них космонавты зацепят робота, прижмут к стенке, и он будет работать, — рассказал Евгений Дудоров. — Если мы говорим о каких-то будущих миссиях, когда робот попадает, допустим, на Луну. То логично было бы сделать так, чтобы он сам покидал космический корабль, брал инструмент и тут же приступал к работе. Ноги тут — один из возможных вариантов».
Александр Романов, заместитель генерального директора по науке ЦНИИмаш:
— Дебют нашей страны в робототехнике можно отнести к 1966 году, когда был создан первый советский робот в более-менее классическом понимании: как устройство, которое в автоматическом режиме делает какую-то работу. Однако предпосылки создания роботов были сделаны намного раньше. Этой идеей горели не только специалисты, но даже дети. Так, еще в 1936 году школьник Вадим Мацкевич сконструировал робота В2М, который был представлен на Всемирной выставке в Париже в 1937 году. Освоение космоса дало огромный толчок к созданию автоматических систем управления.
В Советском Союзе было разработано свыше 2000 моделей роботов, а их массовое внедрение вывело страну к концу 1985 года на лидирующие мировые позиции: 40 000 введенных в эксплуатацию промышленных роботов составляли на тот момент 40% всех роботов в мире, что в разы превышало показатели США. В космической робототехнике советские ученые также опережали другие страны: первый искусственный спутник Земли, запущенный в 1957 году, бесспорно, может считаться роботизированным устройством. В конце 50-х годов с помощью автоматической станции «Луна-3» впервые удалось сфотографировать обратную сторону Луны. Позже «Луна-16» и «Луна-20» успешно доставили образцы лунного грунта на Землю. Одно из самых заметных достижений советской робототехники и науки — создание в КБ им. Лавочкина «Лунохода-1», а запущенные в 1975 году межпланетные станции «Венера-9» и «Венера-10» впервые совершили посадку на поверхность Венеры.
В рамках проекта «Энергия-Буран» была разработана система бортовых роботов для орбитального корабля, включающая два манипулятора, систему освещения, телевидения и телеметрии. Эта сложнейшая работа во многом сформировала научно-технический потенциал, послуживший мощнейшим толчком интенсивному развитию ракетно-космической отрасли. С распадом СССР плановая работа по развитию робототехники на государственном уровне почти остановилась, а серийное производство роботов практически прекратилось. Тем не менее огромный научно-технический задел, созданный в советские времена, несомненно, используется и еще будет использован. Технологически запуск робота «Федора» на МКС интересная и крайне актуальная задача. Практически все ведущие космические агентства хотят вернуть человека на Луну в ближнесрочной перспективе и осуществить другие пилотируемые или роботизированные лунные проекты в преддверии освоения Марса. Конкуренция растет. И Россия, с ее наследием и разработками должна достойно состязаться. Поэтому следующим шагом по развитию космической робототехники должно быть решение проблемы задержки распространения команд на большие расстояния с применением технологий искусственного интеллекта. Мы, несомненно, вышли бы на первую позицию, если бы наладили, наконец, интенсивное частно-государственное партнерство. У страны есть огромный потенциал, в том числе на базе того уникального научно-технического задела, который уже создан.
Между тем
По данным ВЦИОМ, 49% опрошенных россиян считают, что робототехнику стоит развивать в первую очередь в сфере освоения космоса. При этом 80% согласны с тем, что развитие российской робототехники будет способствовать укреплению позиций нашей страны в освоении космоса в целом. Также 44% россиян считают, что робототехнику необходимо развивать в сфере опасных промышленных производств. Не менее важны с точки зрения роботизации, согласно опросу, сферы ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (39%), медицинской диагностики и манипуляций (34%), сельского хозяйства (27%). В меньшей степени необходима роботизация в сферах управления общественным транспортом (7%), досуга и развлечений (4%), а также образования (3%).
Источник