Мы уже несколько раз упоминали отечественная разработку — робота FEDOR (Федор). В СМИ об этом роботе тоже пишут, в большинстве случаев упоминая разные его возможности (например, стрельбу с двух рук) и то, что в скором времени робот отправится на МКС. Сегодняшняя «Справочная» рассказывает о том, как его создавали, что он на самом деле может, и какие у него перспективы. Официальное название проекта — FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research). Рабочим названием в самом начале был «Аватар». Имя проекту дал Дмитрий Рогозин. Этот проект реализует Фонд перспективных исследований совместно с НПО «Андроидная техника» по заказу МЧС России. Цель — разработать систему комбинированного управления антропоморфным робототехническим комплексом при выполнении спасательных операций. НПО — не новичок в робототехнике.
Существует эта организация уже 13 лет, за время своей работы НПО выпустило 50 роботов для частных компаний и государственных организаций. Среди заказчиков и партнеров — Минпромторг, ФСБ, МЧС, Министерство здравоохранения, Центр подготовки космонавтов им. Гагарина, Российское атомное сообщество, ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» и другие. НПО получает деньги как от частных, так и государственных заказчиков. Годовой бюджет составляет около 500 млн руб.
Работы по созданию системы начались в 2014 году и продолжаются до сих пор. Впервые публиковать информацию о Федоре стали в 2016 году.
Физически центр разработки располагается в Магнитогорске, в деловом центре «Альфа Центр» и нескольких лабораториях в том же городе.
Федор создается с нуля?
Не совсем. Основа — предыдущие модели робототехнических устройств, созданных НПО «Андроидная техника» по заказу Роскосмоса. Речь идет о моделях SAR-400 и SAR-401. Роскосмосу был нужен электронно-механический помощник для космонавтов, работающих на МКС.
Разработка проводится в два этапа. Первый — опытно конструкторские работы. На этом этапе разработчики создали пять технологических макетов для отработки программного обеспечения.
Фото: РБК
Два макета выглядели как полноценные роботы, а у трех остальных не хватало нескольких элементов — например, верхней или нижней части. В самом начале специалисты хотели использовать гидравлический привод, но оказалось, что цена слишком высокая, а надежность такой системы низкая. Поэтому от гидравлики отказались в пользу электропривода.
Сколько стоит проект?
Разработчики потратили около 300 млн рублей, но до завершения проекта еще далеко, так что это не полная сумма.
Какие характеристики у робота?
- Его рост — 180 см, вес — около 160 кг. Мощность — 13,5 кВт (20 лошадиных сил).
- Робот состоит из 15 тысяч деталей.
- Программное обеспечение — операционная система реального времени, разработанная в Санкт-Петербурге на базе Linux.
- Работа в автономном режиме — 1 час, заряжается он через обычную розетку.
Робот — полностью отечественная разработка?
Точной информации о процентном соотношении отечественных и иностранных компонентов для всех прототипов робота нет. Тем не менее, известно, что для одного из них 50% деталей изготавливались в России, остальные — по спецзаказу собираются в Японии, Германии, США, Швейцарии и других странах. Программное обеспечение для робота разработано на базе Linux, так что его тоже сложно назвать исключительно российским.
Фото: РБК
90% электронных компонентов для робота производят в России разные организации, включая предприятия «Абрис-Технолоджи» и Silicium из Санкт-Петербурга.
Федором управляет оператор?
Первые прототипы работали исключительно под управлением оператора. Сейчас стало известно, что Федор уже научился действовать автономно, причем это самообучающаяся система. Информацию об окружающей среде и ее параметрах робот получает от самых разных датчиков:
- двух камер;
- тепловизора;
- микрофона;
- GPS и ГЛОНАСС;
- 15 дальномерных лазеров;
- специальной системы для определения положения своего тела.
Федор умеет идентифицировать типовые объекты и инструменты и различает препятствия. Все это он сводит в трехмерную схему окружающей обстановки. На данный момент он умеет открывать дверь, использовать дрель, стрелять из пистолета, водить автомобиль и квадроцикл в автономном режиме.
В будущем разработчики планируют обучить робота самостоятельно определять задачу. Например, если Федор увидит пострадавшего во время землетрясения, чья нога придавлена бетонным блоком, он «поймет», что для освобождения человека нужно убрать блок и отнести пострадавшего в безопасное место.
Фото: РБК
Кроме того, робот может действовать и в копирующем режиме. В этом случае оператор надевает экзоскелет, повторяющий структурные особенности Федора. Ну а робот копирует движения оператора. Насколько можно понять, стрельба с двух рук выполнялась под контролем оператора.
Оператор может находиться от робота в тысячах километров, передача телеметрии осуществляется по спутниковой связи. Управлять роботом оператор может и в супервизорном режиме — не задавая движения при помощи экзоскелета, а показывать, что нужно сделать, на экране.
Фото: robo-sapiens.ru
Разработчики говорят, что оператором может быть врач, военный, спасатель или любой другой специалист. Так что робот при необходимости может выполнять самые разные функции, от изучения зараженного радиацией полигона до проведения строительных работ.
По словам разработчиков, электронно-механическая база Федора ничем не уступает ATLAS, которого разрабатывает агентство DARPA. Но программный комплекс не такой совершенный. В частности, потому, что с ATLAS работают тысячи программистов, а с Федором — только те, кто имеет непосредственное отношение к проекту.
Зачем робота научили стрелять?
Разработчики утверждают, что это сделано лишь для демонстрации возможностей системы. Для решения таких задач, как прицеливание, выбор цели, умение снизить отдачу и т.п. нужно разработать специализированные алгоритмы, а это многомесячная, если не многолетняя работа. Да и Федор — не военная разработка.
Где Фёдора планируют использовать?
Главная сфера его применения — спасение жизней. Он будет работать на территориях и в зданиях с химическим и радиационным заражением. Сейчас Фонд перспективных исследований вместе с Росатомом создает прототипы, которые смогут заниматься сортировкой радиоактивных отходов.
У Федора — хорошая мониторика «рук», так что он в состоянии помогать людям на производстве. Возможно, его научат помогать собирать других роботов.
Хорош он может быть и в саперном деле, в медицине (уже сейчас робот умеет делать уколы и накладывать шины). К сожалению, более-менее тонкие работы выполняются лишь при управлении оператора.
В 2021 году Федора отправят в полет на космическом корабле «Федерация». Правда, для этого разработчики создадут новую версию системы, которая будет соответствовать всем требованиям ракетно-космической отрасли. Более надежная электроника, емкий аккумулятор, меньшие размеры — все это нужно реализовать до 2021 года, а осталось совсем немного времени.
Робот FEDOR в космосе
Экипаж, отправляющийся на МКС 20 июля 2019 года, прошел обучающие занятия с роботом FEDOR в центре подготовки космонавтов (ЦПК). На МКС сейчас идет ротация экипажей, на этой неделе на Землю с МКС вернулись: российский космонавт Олег Кононенко, канадец Давид Сен-Жак и американка Энн Макклейн.
Сейчас на станции остались: Алексей Овчинин (Россия), Тайлер Николас Хейг и Кристина Кох (оба — США).
20 июля 2019 года планируется отправка на МКС на корабле «Союз МС-13» экипажа в составе: Александр Скворцов, Эндрю Морган и Лука Пармитано.
Таким образом, с роботом FEDOR будут работать на МКС два российских космонавта — Александр Скворцов и Алексей Овчинин, а помогать им будут их зарубежные коллеги.
В Звездном городке уже прошли первые тренировочные ознакомительные занятия с системой управления роботом FEDOR, включающие изучение способов его эксплуатации в невесомости.
По результатам этих обучающих мероприятий у нового экипажа МКС появились замечания к некоторым элементам робота FEDOR, которые будут устранены разработчиками и инженерами Роскосмоса и РКК «Энергия» до полета.
«У нас были с ним занятия, эта задача появилась очень неожиданно, пришлось решать её сходу. Есть некоторые замечания по подготовке, но это замечания, которые понимают космонавты, знающие, что такое невесомость. Это некоторые нюансы, я уверен, что они будут устранены и надеюсь, что результат работы с FEDOR будет положительным и интересным, и первый блин не будет комом. Вы это увидите по нашим съемкам», — сказал космонавт Александр Скворцов, не уточнив характер замечаний.
Роботом FEDOR на МКС будут управлять в режиме «аватар». Сейчас космонавт Александр Скворцов как раз тренируется и проходит подготовку по изучению использования робота, учится управлять его движениями с помощью специального костюма, который фиксирует движения человека и передает их на датчики робота.
«Получается так, именно в таком режиме, как аватар», — сказал Александр Скворцов, отвечая на вопрос о том, будет ли FEDOR первым андроидным механизмом на станции.
«Он (FEDOR) работоспособен, но сохраним немного интригу. Задачи, которые перед ним стояли, уменьшились, будет не так много времени. Задачи озвучивать не буду — что буду выполнять я, а он — делать вместе со мной. Это интересно, вы все увидите», — заинтриговал Алексанр Скворцов.
Оказывается, на МКС уже подготовлено место для робота FEDOR, так что его развертывание на станции и ввод в эксплуатацию не займет много времени. После стыковки его перенесут из корабля в российский сегмент станции.
Электропитание робота FEDOR во время полета внутри корабля «Союз» и на МКС будет осуществляться от внешних аккумуляторных батарей, а не через кабели от электросистем корабля и станции.
В свою очередь, начальник Центра подготовки космонавтов (ЦПК) Павел Власов подтвердил, что основные эксперименты с роботом FEDOR будут проводиться экипажем, отправляющемся на МКС 20 июля 2019 года, согласно рабочему расписанию.
«Из нового — то, что экипаж будет впервые оценивать, а мы наблюдать, за возможностью функционирования первой серьезной робототехнической системы как робот FEDOR», — сказал Павел Власов, говоря о задачах ближайшей экспедиции на МКС.
Космонавты будут оценивать в условиях МКС правильность конструкторских расчетов при создании робота FEDOR и перспективы реализации этого проекта по оказанию робототехнической поддержки экипажа станции с перспективой длительных полетов.
Однако, пока речи о выходе робота FEDOR в открытый космос не идет, но ведь космонавтике он интересен именно этим.
«Слона будем есть по частям. В первую очередь, он создается именно как поддержка экипажа при внекорабельной деятельности. Перемещение по поверхности станции при ее сегодняшних размерах с футбольное поле — это непросто и небыстро. Поддержка может быть элементарной — транспортирование какого-то инструмента, но возможных применений достаточно много», — сказал Павел Власов.
Сейчас идет проработка и корректировка плана задач, которые должен будет выполнить робот FEDOR.
Предварительно для него уже обозначили выполнение двенадцати экспериментов, однако, в итоговую программу, скорее всего, включат только от четырех до шести задач, которые робот FEDOR будет повторять за человеком.
Интересно, а будут ли задачи, которые совместно с робопчелками проекта Astrobee, которые уже на МКС есть, можно реализовать и с FEDORом.
Про полет робота FEDOR
Двухсуточная схема полета будет применена при запуске корабля «Союз МС-14» с роботом FEDOR ракетой-носителем «Союз-2.1а».
Старт транспортного корабля «Союз МС-14» на ракете-носителе «Союз-2.1а» запланирован на август 2019 года.
Полет корабля пройдет в беспилотном режиме, что позволит в несколько раз увеличить полезную нагрузку за счет отсутствия части приборов и агрегатов, необходимых для обеспечения работы экипажа.
Беспилотный корабль «Союз МС» — не новая модификация пилотируемого корабля. От обычного серийного корабля этот вариант «Союза МС» отличает модернизированная система управления движением и навигации (СУДН) и соответствующая доработка отдельных бортовых систем.
В ходе полета эта система будет испытана, а также проверена интеграция корабля «Союз МС-14» с ракетой-носителем «Союз-2.1а».
Ракета-носитель «Союз-2.1а» сменит в качестве средства доставки людей на орбиту «Союз-ФГ» с украинской системой управления. Запас этих ракет практически исчерпан.
Авторы: Денис, Максим Агаджанов
Источник: https://habr.com/
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
