Главная » Общество » «Эксперимент успешно выполнен». Итоги полёта робота Фёдора на МКС

«Эксперимент успешно выполнен». Итоги полёта робота Фёдора на МКС

Сегодня робот Фёдор вернулся на землю. Удалось ли ему выполнить поставленные задачи? Как шло взаимодействие машины и космонавтов? Об этих и других итогах полёта Фёдора в интервью АиФ.ru рассказал кандидат технических наук, лауреат премии правительства РФ в области науки и техники, исполнительный директор АО «НПО «Андроидная техника» Евгений Дудоров:

— Для чего потребовалось засылать на космическую станцию робота? Ведь туда уже много лет летают космонавты…

Евгений Дудоров: — Проникновение человека в космос можно охарактеризовать тремя основными стадиями: исследование, освоение и использование. Указанные стадии имеют эволюционную связь, границы между ними носят условный характер. Их наличие объективно и характерно для любой человеческой деятельности. Средства, используемые на разных стадиях, также отличаются друг от друга. На стадии пионерских исследований в космосе основная роль отводится автоматическим космическим аппаратам (КА) и роботам. Освоение предусматривает непосредственное присутствие в космическом пространстве человека, деятельность которого позволяет определить рациональные пути и направления использования новой среды обитания. Пилотируемая космонавтика относится, прежде всего, к стадии освоения космического пространства и является её доминирующим средством.

Целью освоения является обеспечение гармоничного перехода от исследований космического пространства к его использованию.

— Как шла техническая подготовка робота?

— Для обеспечения требований безопасности робот был подвергнут доработке. Проведена полная разборка и ревизия механического и электрического оборудования, выполнена замена стоп и манипуляторов, доработан головной модуль, заменено компьютерное оборудование, изготовлены дополнительные крепления и пластик соответствующий требованиям применения в МКС и др.

Наземное тестирование и настройка выполнена в несколько этапов. На первом этапе, Фёдор размещался в кресле «Казбек — УМ», без ложемента, вне корабля, фиксировался ремнями к креслу. Проверялась возможность занятия роботом сопоставимого с космонавтом пространства при полёте на корабле Союз.

На втором этапе проходила проверка возможности перемещения робот Фёдор через люк бытового отсека, а далее через люк спускаемого аппарата с последующим размещением на борту корабля «Союз» в центральном кресле «Казбек — УМ». Торсовый модуль, педипуляторы и манипуляторы робота Фёдора закреплялись ремнями к креслу «Казбек — УМ».

На этом этапе рассматривался принципиальный вопрос осуществления миссии, проверялась возможность технического перемещения робота между отсеками корабля и МКС.

На третьем этапе РКК «Энергия» было изготовлено специализированное кресло для размещения робота Фёдора, на котором были проведены испытания на вибростойкость (виброустойчивость) в двух вариантах: 1. Тестирование конструкции и узлов робота FEDOR без включения; 2. Тестирование конструкции и узлов робота FEDOR во включенном состоянии. Перед выполнением данного испытания многие говорили, что робот разрушится на стенде и все последующие работы выполнять не будем! Однако мы верили в надёжность нашей разработки и робот не подвёл, выдержал весь спектр нагрузок, которые достигали 4-5G. Отдельно проводились испытания на электромагнитную совместимость с оборудованием корабля и МКС в соответствии с методикой РКК «Энергия». На этом испытании мы увидели немного повышенный фон электромагнитных помех, пришлось немного скорректировать электрическое оборудование.

— А как готовили космонавтов? Были ли к них трудности при взаимодействии с роботом?

— В ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» проводилась работа по обучению космонавта Скворцова А.А. способам подключения робота Фёдора и сопутствующего оборудования, настройке, безопасному обращению и управлению роботом в копирующем режиме, в соответствии с эксплуатационной документацией на робота Фёдора. А специалисты РКК «Энергия» писали инструкцию по работе с роботом, ведь Скворцову необходимо было за короткое время обучить космонавта Овчинина А.Н., он робота не видел и не знал, как с ним работать.

Обучение Скворцова А.А. проходило на универсальном компьютерном стенде робототехнических систем (УКС РТС), который наша компания разработала для ЦПК в 2018 году. Так как основная задумка предполагаемых экспериментов на МКС заключалась в работе с ручным инструментом, особое внимание уделили взаимодействию манипуляторов робота с различного рода инструментами и приспособлениями. Также уделили особое внимание процессу визуализации данного процесса на шлеме виртуальной реальности. В начале Скворцову не понравилась работа в шлеме виртуальной реальности, проблема в том, что стендовое оборудование с имеющимся робототехническим комплексом не визуализировали картинку в объеме и было очень сложно определить расстояние до объекта. Ещё Скворцову не очень понравилась работа больших пальцев перчатки задающего устройства копирующего типа. Необходимо было принимать срочные решения и делать доработки, мы все на тот момент понимали, что Скворцов улетает на МКС через месяц. Срочно стали изготавливать шлем виртуальной реальности, проектировать перчатки задающего устройства по лекалам с рук Скворцова. За день до отбытия Скворцова на Байконур в РКК Энергия провели контрольную примерку и тренировку с роботом. Видно было в начале, что космонавт был напряжен, но как только начались работы по управлению, стало понятно, что новое оборудование полностью удовлетворяет его требованиям, вот здесь мы немного вздохнули.

— Какой был план эксперимента?

— Космический эксперимент (КЭ) представлял собой серию сеансов работы робота в копирующем и автоматическом режиме управления. Во время нахождения в Союзе робот работал в автоматическом режиме, а во время работы на борту российского сегмента (РС) МКС — в автоматическом или копирующем. Во время сеансов КЭ робот осуществлял движение головным модулем и манипуляторами, захват инструмента, а также произносил аудиофразы.

Количество сеансов: на борту РСМКС — шесть, на борту «Союз МС» — два: при выведении и спуске.

Продолжительность одного сеанса на борту РС МКС: 30-110 минут.

Продолжительность одного сеанса на борту Союз МС: 20 минут.

Подключение робота Фёдора к системе информационно-логического сопряжения корабля «Союз МС-14» не выполнялось. Электропитание обеспечивалось от отдельных аккумуляторных батарей от костюма Орлан. Так пришлось сделать для ускорения процесса подготовки робота, в противном случае потребовались бы согласования различного рода протоколов обмена между роботом и кораблем, а также между роботом и МКС. Единственное устройство, которое подключалось к системам корабля это гарнитура для речевого взаимодействия. При этом данное устройство является штатным и мы его интегрировали в головной модуль робота.

На этапе старта и выведения корабля Союз МС-14 на орбиту функциональность робота была ограничена видеофиксацией полета, выполняемой с помощью видеокамер, расположенных в модуле головы, движениями головного и шейного модуля, а также режимом речевого интерфейса, необходимого для информирования ЦУП о всех стадиях полёта.

Примерный перечень речевого информирования:

— Робот определял момент старта РН при значении перегрузки больше Nx = 0,2g. В этот момент робот начинал отсчет времени полета Tп. Также робот выдавал голосовое сообщение «Готов! Поехали!»

— В момент времени Tп = 20 с, робот выполнил проверку значения перегрузки Nx = 1,5±0,2 g. Далее робот выдавал голосовое сообщение: «20-я секунда полета, зафиксирована перегрузка <Nx> g».

— В момент времени Tп = 65 с, робот выполнял проверку значения перегрузки Nx = 2,2±0,2 g. Далее робот должен выдавал голосовое сообщение: «65-я секунда полета, зафиксирована перегрузка <Nx> g».

И т.д.

— В момент времени Tп = 520 с, робот выполнил проверку значения перегрузки Nx = 3,25±0,2 g. Далее после Tп = 525 с, когда значение перегрузки уменьшилось нижеNx = 0,2 g робот выдал голосовое сообщение: «<N>-я секунда полета, зафиксировано отделение корабля».

— Далее робот определил наступление невесомости по значению ускорения по всем осям близкому к 0 м/с2. При этом робот выдал голосовое сообщение: «Зафиксирована невесомость».

Первоначально стыковка пилотируемого транспортного корабля (ТПК) «Союз МС-14» с модулем МИМ-2 («Пирс») была запланирована на 24 августа с расчетным временем касания 8:30:41. Однако из-за нерасчетного функционирования радиотехнической системы измерения параметров относительного сближения «Курс» на модуле МИМ-2 на участке причаливания ЦУПом была выдана команда на «Увод» корабля с прекращением режима. Главной оперативной группой управления (ГОГУ) полетами было принято решение о повторной стыковке ТПК «Союз МС-14» к агрегатному отсеку служебного модуля («Звезда») 27 августа, расчетное время стыковки 6:11:54. На момент принятия решения на стыковочном узле агрегатного отсека находился пилотируемый транспортный корабль «Союз МС-13». Поэтому экипаж корабля «Союз МС-13» 26 августа в ручном режиме выполнил перестыковку с агрегатного отсека на модуль МИМ-2, освободив стыковочный узел агрегатного отсека для ТПК «Союз МС-14». 27 августа ТПК «Союз МС-14» штатно в автоматическом режиме пристыковался к узлу агрегатного отсека служебного модуля.

Эти изменения первоначальной программы полета никак не повлияли на операции с роботом Skybot F-850 в МИМ-2.

— Что делал робот на МКС, какие задачи выполнял?

— После разгрузки Союза, космонавты отключили электропитание робота Фёдора (кнопка вкл./выкл. расположена на торсовом модуле), аккумулятор не отсоединяли, сняли фиксаторы и переместили робота через люк в МКС, при этом выпрямляя все оси робота в исходное положение «стоя» (при отключенном электропитании приводы робота Фёдора податливы и могут вращаться вручную).

После перемещения робота в РС МКС и для исключения его свободного перемещения по РС МКС, произведена фиксация робота удерживающими ремнями.

На выполнение экспериментов изначально было отведено три дня — 29, 30 и 31 августа, в каждом из дней было отведено 2-3 часа на работу космонавтов с роботом. Все работы выполнялись в копирующем режиме, оператором выступал Скворцов Александр Александрович, поддержкой и взаимодействием с роботом занимался Овчинин Алексей Николаевич.

В первый день проведена работа по включению робота и подключению задающего устройства копирующего типа (ЗУКТ). С ЗУКТ всё получилось очень быстро, с роботом возникли вопросы. Во время нажатия кнопки для подачи питания не происходил процесс подключения, пробовали несколько раз, всё никак. Было предположение, что проблема в кабеле: либо низкий заряд аккумулятора, уже хотели его заменить, однако потом удалось найти проблему — необходимо было нажать кнопку немного посильнее.

А далее началось всё самое интересное, работа в копирующем режиме, что собственно является одной из научных задач. В копирующем режиме космонавт выполнил отработку несколько сценариев управления:

— Стыковка и расстыковка штекерного разъемов;

— Захват и работа с шуруповёртом;

— Работа с ручным инструментом (отвёртка, фонарик и др.);

— Протирка оптических поверхностей специальной губкой;

— Имитация процедуры шлюзования;

— Взаимодействие робота и космонавта (Овчинин А.Н.) при выполнении ремонтных операций;

— Видеопоздравление робота FEDOR с началом учебного года.

Технология копирующего управления примерно одинаковая для всех экспериментов и выглядит так: Космонавт Скворцов А.А. одевает на себя ЗУКТ в модуле СМ, космонавт Овчинин А.Н. подключает ЗУКТ к роботу и подает питание (нажимает кнопку), система готова к работе, при этом визуально осуществляет контроль состояния робота в модуле МИМ2. Управляя роботом в режиме копирования, космонавт выполняет поставленные задачи.

Выполняемые эксперименты позволили сделать несколько предварительных выводов, о том, что копирующее управление на земле и в невесомости имеют различия. На земле оператор чувствует опорную поверхность и очень быстро (менее одной минуты) адаптируется к управлению. В космосе этот процесс сложнее, когда Скворцов А.А. начинал управлять роботом, были видны рывки и дёрганья, мне даже писали сотрудники Роскосмоса и спрашивали, что с роботом. Но с роботом было всё в порядке, космонавт, не чувствуя опорную поверхность дольше (4-6 минут) адаптируется к управлению, он ищет удобное положение и «якорится» ногами. Эти данные бесценны и позволят внести существенные корректировки в систему копирующего управления.

Дополнительно в автономном режиме проходило речевое взаимодействие космонавтов и робота, при этом космонавты задавали различные вопросы, а система речевого интерфейса оперативно выдавала ответы. Такие системы часто называют Чат-бот. Система хотя и находится на стадии разработки, однако отработала штатно с высоким уровнем распознания и достоверности. Лучше речевое взаимодействие получилось у Овчинина А.Н., робот ответил на все задаваемые вопросы, со Скворцовым А.А. получилось, что Федор отвечал немного уклончиво, не в тему. Скорее всего, повлияли шумы, которые фоном постоянно присутствуют на МКС.

Четвёртого сентября Фёдора усадили обратно в кресло Союза, подключили электропитание и перевели в ждущий режим. После расстыковки корабля робот фиксировал все этапы полёта к земле как видео на камеры, так и действующие нагрузки по датчикам инерциальной системы.

Сейчас ещё рано говорить о результатах научной части экспериментов, для этого потребуется проанализировать весь спектр зафиксированной информации, однако стоит точно сказать, что космический эксперимент успешно выполнен. Мы уже на данный момент видим, в каком направлении нам стоит направить свои усилия для разработки робототехнических комплексов способных работать в космическом пространстве и на поверхности других планет.

Источник: aif.ru

Оставить комментарий