Робот Федор отправится в облет Луны

Главный конструктор НПО "Андроидная техника" рассказал о планах переквалификации робота-спасателя в робота-космонавта 13 Декабрь 2016, 10:34
Российский антропоморфный робот "Федор", созданный Фондом перспективных исследований и НПО "Андроидная техника" для МЧС, в 2021 году должен отправиться в полет на космическом корабле нового поколения "Федерация". О планах переквалификации робота-спасателя в робота-космонавта в интервью ТАСС рассказал "отец" "Федора" — главный конструктор НПО "Андроидная техника" Алексей Богданов.
Алексей Богданов
— Расскажите, в чем уникальность "Федора"?

— Проект "Спасатель", направленный на развитие технологии комбинированного управления роботами и создание демонстратора робототехнической платформы, на мой взгляд, проложил дорогу развитию антропоморфной робототехники в России.
Получившаяся платформа является достаточно уникальной и по своим функциональным возможностям не имеет аналогов в мире. Те задачи, которые может решать наш робот "Федор", доступны буквально единицам робототехнических систем. Допустим, посадка в автомобиль для человека простое действие, а для робота при классических системах его построения, которые используются сейчас, это задача практически невыполнимая, во всяком случае, была невыполнимой до тех пор, пока мы ее не решили. Для этого потребовалось расширить зону работы ног, подвижность и гибкость спины.

Фактически любое задание, которое наш робот способен сейчас выполнить, для других роботов окажется непреодолимым. При этом робот имеет большой потенциал развития. Реализованное программное обеспечение охватывает только 15% от технических возможностей робота. Дополняя софт, мы можем развить эту платформу до более высокого уровня. Правда, чтобы это сделать, нужны сотни программистов.

— И как планируется решить эту задачу?

— Есть идея организовать конкурс среди вузов, коллективов и отдельных программистов, которые будут соревноваться в написании программного кода для "Федора".
Программисты смогут скачать виртуальный симулятор робота, соответствующий на 95% реальной модели, выполнить программирование и прислать нам свою работу. Если она выполнена на высоком уровне, то участнику будет дан доступ к физической модели робота. Команды победителей получат государственное финансирование и смогут получить в качестве приза одну из нескольких копий "Федора".

На следующем этапе можно будет выводить конкурс на международный уровень — привлекать программистов из стран СНГ, ШОС, БРИКС и проводить своеобразный "танковый биатлон" для роботов. Уже сейчас проводятся соревнования спасателей с заданиями, четко ограниченным временем выполнения операций. Все эти же задания в ближайшем будущем смогут выполнять роботы.

— Когда планируется объявить старт конкурсу по написанию софта для вашего робота?

— Фонд перспективных исследований планирует совместно с Минобрнауки проводить конкурсы программирования для "Федора" со второго квартала следующего года.

— Антропоморфный робот, легший в основу "Федора", был представлен еще в 2011 году. Расскажите, какие изменения были внесены в него за это время?

— В 2011 году мы начали тренировки в Центре подготовки космонавтов робота SAR-400. Это была лабораторная модель с хорошей мелкой моторикой для выполнения микроопераций, большим количеством степеней подвижности, но недостаточной мощностью приводных механизмов.
Как оказалось, ряд задач для него был невыполним. Например, он не мог открыть люк корабля, поскольку там нужно было приложить существенную физическую силу. Большое количество нежных приводов являлось его ахиллесовой пятой. В SAR-401, которого мы сделали через два года после этого, был полностью исключен этот недостаток, и мы смогли выполнять типичные задачи космонавтов: поднимать тяжести, открывать люк. На ранней стадии работ мы выявили концептуальные ошибки и устранили их.

Это позволило нам прийти к текущей концепции "Федора". Он стал гораздо сильнее, быстрее, а самое главное — он ориентирован на выполнение конкретных прикладных задач. Сейчас для нас важным является написание для него софта, насыщение новыми техническими возможностями, существенное повышение автономности.

— Чем будет заниматься "Федор" во время своего космического полета? Какие задачи стоят перед ним в космосе?

— Сейчас в России в направлении применения робототехнических комплексов в космосе начинает реализовываться очень большое количество проектов. Один из них — полет робота "Федора" на первом пилотируемом корабле нового поколения "Федерация".
На данный момент речь идет уже о трех полетах, двух на околоземную орбиту и одном на корабле, который отправится в облет Луны. При первых запусках робот будет сидеть в кресле второго пилота, выполнять типовые действия пилота корабля, включая воздействие на рычаги управления и сенсорную панель, сообщать, в том числе голосом, телеметрические данные: температуру, вибрацию, ускорение.

После третьего полета, завершив облет Луны и вернувшись на Землю, робот должен будет самостоятельно отстегнуть ремни, открыть выходной люк и выбраться из спускаемого аппарата. Этим будет открыта новая эра в космонавтике.

В ходе первых полетов робот будет заменять человека там, где неуместен риск для жизни и здоровья космонавтов. В дальнейшем робот будет работать на околоземной станции, выполнять ее обслуживание — как внутренних систем, так и работая на внешней поверхности станции. То есть робот станет полноправным членом экипажа, высвобождая рабочее время космонавтов и экономя средства. Выход человека в космос, по разным оценкам, обходится в $2–4 млн в час, поэтому, если мы получим возможность выполнять операции за бортом станции без применения человека или в помощь ему, это будет очень эффективно.

— Робот будет выполнять задачи самостоятельно или копируя движения человека?

— Управление роботом может вестись космонавтом или специалистом с Земли посредством управляющего костюма и шлема виртуальной реальности, когда робот повторяет движения оператора.
Можно будет в десятки раз увеличить количество проводимых за бортом экспериментов и работ. Одновременно готовится версия робота для постоянного функционирования на внешней поверхности нового российского Научно-энергетического модуля. Этот эксперимент с названием "Теледроид" планируется на 2019–2020 годы. Торсовая антропоморфная часть будет размещена на внешней оболочке МКС и будет управляться с наземного пункта или космонавтом, находящимся внутри герметичных модулей МКС.

На станцию этого робота планируется доставить в грузовом корабле. Еще один реализуемый Россией проект — эксперимент "Косморобот", в рамках которого отрабатывается возможность перемещения робота по поверхности станции. Можно будет сделать ему опорные модули, которые смогут захватываться за штатную инфраструктуру (поручни) станции, тем самым своеобразный робот-спрут сможет перемещаться по внешней поверхности станции, перенося грузы, помогая космонавтам при выходах в космос. Наша космонавтика вскоре станет существенно роботизирована. "Федор" — это некий флагман, но параллельно с ним развивается два проекта для работы в безвоздушном пространстве открытого космоса.

— Планируется ли как-то изменить текущую модель робота под условия космического полета?

— Да, конечно. Требования для использования в космосе очень жесткие: необходимо сделать его устойчивым к радиации, соблюсти условия электромагнитной совместимости, чтобы используемые в нем компоненты не представляли опасности для электронных систем корабля.
В частности, нам придется доработать приводную систему, потому что в корабле и на станции напряжение ниже, чем мы используем сейчас, нам придется с 48 вольт перейти на 23–29 вольт. Кроме того, предстоит серьезно облегчить конструкцию робота, применив композитные материалы, что мы собираемся сделать совместно с Фондом перспективных исследований.

Помимо этого нужно будет провести серьезную работу по аккумуляторам, поскольку во время космических полетов робот должен иметь возможность работать автономно. Мы с радостью смотрим на поставленные задачи, поскольку только их достижение двигает прогресс. Чем сложнее задача, тем большее удовольствие испытываешь от ее реализации.

— Будут ли ноги у робота "Федора" во время первых полетов или в космос отправится только его торсовая часть?

— Наличием робота внутри "Федерации" мы испытываем кресло, эргономику корабля, поэтому ноги будут обязательно.

— Есть ли ограничения по массе и габаритам к роботу, который отправится в полет?

— Да, нам придется неким образом переработать конструкцию. Предельный рост для космонавта определен в 190 см, предельный вес — в 105 кг, ширина в плечах — 48 см. Мы по весу не проходим всего один килограмм, "Федор" сейчас довольно широкоплеч. В космический полет отправится еще более человекоподобный робот. А так коренной переделки действительно не требуется.

— Вы сказали, что робот будет сидеть в кресле второго пилота. Каким образом ему разрешат во время первого тестового полета корабля манипулировать органами управления?
— В корабле "Федерация" предусмотрено два управляющих места. Робот, как я уже сказал, будет находиться в кресле второго пилота. С тех рычагов, на которые он будет воздействовать, будет идти телеметрическая информация, но самого управления осуществляться не будет.

Робот должен будет выполнить полный цикл имитации функций пилота. Информация будет передаваться на виртуальный эмулятор корабля, который будет находиться на Земле. По итогам полета можно будет проанализировать, насколько качественно роботом выполняется управление. В качестве аналогии можно привести экипаж самолета, где второй пилот в случае необходимости готов взять управление на себя.

— Как космонавты и сотрудники Центра подготовки космонавтов относятся к тому, что у них появится "железный" конкурент?

— Как сотрудники центра, так и сами космонавты проявляют большой интерес к нашей работе, поскольку возможностей у них станет больше, а риска для человека значительно меньше.

Космонавтов нужно обучать управлению и взаимодействию с роботами, самих роботов — программировать на выполнение определенных операций. ЦПК расширит свои возможности, поскольку будет готовить не только космонавтов, но и роботов космического назначения. Сотрудники центра очень контактны, готовы к сотрудничеству в области робототехники, очень живо интересуются данной тематикой. Они как можно скорее хотят получить себе первые виртуальные тренажеры с моделями роботов и Международной космической станции, модели поверхности других небесных тел, чтобы начать подготовку космонавтов для управления перспективной робототехникой. Я надеюсь, что в течение следующего года мы выполним свою часть работы по созданию такого стенда.