Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Теледроид
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Наименование эксперимента: Исследование возможностей использования дистанционно-управляемого антропоморфного робота для операционной поддержки деятельности космонавтов в условиях орбитального полета
Цель эксперимента:

Апробация технологий телеуправления копирующим антропоморфным роботом при выполнении им операций на борту орбитальной станции и взаимодействия его с космонавтами при осуществлении совместной внутри- и-внекорабельной деятельности.

 

Описание эксперимента:

Использование роботов-манипуляторов в космосе является актуальной и чрезвычайно важной задачей. В настоящее время робототехнические манипуляторы классического типа широко применяются при выполнении транспортных операций с грузами на орбитальной станции. В то же время развертывание и обслуживание перспективной космической инфраструктуры (ПКИ), включая задачи проведения научно-технических экспериментов на орбитальных станциях нового поколения (ОСНП), обслуживания КА на околоземных, высоких и геостационарных орбитах, а также обслуживание в будущем биологических и других систем на напланетных (лунных) базах, потребуют от роботов выполнения «тонких» технологических операций. Поэтому, когда необходимо обеспечить выполнение небольших по амплитуде, но  точных манипуляций, аналогичных естественным движениям пальцев рук человека, целесообразно использовать антропоморфные робототехнические системы с дистанционным управлением копирующего типа. Для отработки технологии телеуправления такими роботами при выполнении вышеперечисленных задач необходимо проведение космического эксперимента (КЭ) на борту РС МКС с использованием антропоморфного робота, что позволит наиболее полно учесть влияние всех факторов космического полёта   на процессы управления роботом и взаимодействие его с космонавтом при осуществлении совместной внутри-и- внекорабельной деятельности.

       Для проведения КЭ предлагается использовать имеющийся задел в виде российского дистанционно- управляемого антропоморфного робота SAR-400 разработки ОАО «НПО «Андроидная техника», модернизированный  для работы в условиях космического пространства. Необходимые исследования в этом направлении выполнены в НИР [1].

          В ходе КЭ будут решаться следующие задачи:

1) Отработка технологий телеуправления копирующим антропоморфным роботом с помощью экзоскелета оператором, находящимся как на борту  РС МКС, так и на Земле.

2) Исследование возможностей выполнения роботом операций внутри-и-внекорабельной деятельности с использованием штатных бортовых инструментов.

3) Отработка процессов взаимодействия робота с космонавтами при совместном выполнении операций внутрикорабельной и внекорабельной деятельности.

4) Определение особенностей и перспектив практического применения телеуправляемого антропоморфного робота для выполнения операционной,  информационной и психологической поддержки деятельности экипажа в условиях орбитального полёта на борту РС МКС.

Космический эксперимент будет проводиться в три этапа:

1-ый этап - отработка каналов телеуправления с использованием наземного прототипа робота и системы управления (совместно с DFKI), а также изготовление аппаратуры робота;

2-ой этап - лётная отработка с использованием созданного лётного образца робота, установленного внутри РС МКС;

3-ий этап - лётная отработка с использованием созданного лётного образца робота, установленного снаружи РС МКС.

В ходе летной части КЭ будут исследоваться возможности выполнения роботом операций с использованием штатных инструментов и отрабатываться взаимодействие робота с космонавтами при выполнении внутри-и-внекорабельной деятельности  как при управлении с борта станции, так и с Земли.  Будут исследованы также возможности операторов на борту РС МКС по управлению роботом в условиях невесомости при выполнении операций с использованием разработанной копирующей системы управления.

В ходе КЭ предполагается также исследовать возможности и перспективы использования антропоморфных роботов андроидного типа для информационной и психологической поддержки экипажей в условиях длительного космического полета с помощью интерактивного аудиовизуального взаимодействия робота с человеком.

Разработка и внедрение в космической технике  антропоморфных  робототехнических систем позволит  создать инновационную базовою технологию для освоения ближнего и дальнего космоса, отличающуюся  многофункциональностью за счет широкого перечня выполняемых такими роботами операций и возможности  использования их как на  пилотируемых, так и на автоматических КА. Создание антропоморфных роботов, выполняющих функции помощника человека, будет иметь также большой социальный эффект.

 

Новизна эксперимента:

Уже сегодня робототехнические системы (РТС) активно используются на американском сегменте МКС для выполнения операций стыковок, обслуживания астронавтов при внекорабельной деятельности.

В то же время, в дополнение к существующим РТС космического назначения, функционирующим на МКС, таким как Canadarm2, Dextre (SPDM), дистанционный манипулятор (JEMRMS), персональный помощник астронавта PSA, в сентябре 2010 г. на американский сегмент МКС был доставлен антропоморфный манипулятор нового поколения - Robonaut -2.

Параллельно с разработками в США, Европе и Японии исследования по созданию антропоморфных копирующих роботов проводились и в России в ОАО «НПО «Андроидная техника».

Несколько лет назад, еще до показа американского робота Robonaut -2 , в ОАО «НПО «Андроидная техника» был разработан и создан действующий экземпляр робота антропоморфного типа с условным обозначением SAR 400. Предварительный анализ и проведённые испытания показали, что такой робот при соответствующей модернизации, обеспечивающей его функционирование в условиях космического пространства, может использоваться и на РС МКС для выполнения сервисных задач, операций технического обслуживания, ремонта, информационного обеспечения, а также в качестве помощника космонавта при внутри-и-внекорабельной деятельности.

Анализ зарубежных материалов показывает, что РТС подобного типа относятся к перспективным системам космического назначения. Планируется использование антропоморфных РТС на борту межпланетных КА и в составе напланетных (лунных) баз.

Научная новизна космического эксперимента «Теледроид» заключается в:

- разработке и изготовлении первого отечественного антропоморфного робота, предназначенного для эксплуатации в условиях открытого космического пространства;

- результатах исследования возможностей и особенностей интерактивного копирующего управления роботом космонавтом-оператором в условиях невесомости при помощи костюма управления (экзоскелета) с силомоментной обратной связью и тактильным очувствлением;

- разработке методик дистанционного копирующего управления антропоморфным роботом с борта МКС и с Земли;

- результатах исследования возможности выполнения антропоморфным роботом различных операций ВнеКД и ВнуКД с использованием штатного бортового инструментария при копирующем управлении роботом с борта МКС и с Земли;

- результатах исследования взаимодействия космонавта с антропоморфным роботом в условиях орбитального полёта при совместном выполнении внутри-и-внекорабельной деятельности;

- результатах исследования возможностей и перспектив использования антропоморфного робота андроидного типа для информационной и психологической поддержки экипажей в условиях длительного космического полета.

Разработка и внедрение в космической технике антропоморфных робототехнических систем позволит создать инновационную базовою технологию для освоения ближнего и дальнего космоса, отличающуюся многофункциональностью за счет широкого перечня выполняемых такими роботами операций и возможности использования их как на пилотируемых, так и на автоматических КА. Создание антропоморфных роботов, выполняющих функции помощника человека, будет иметь также большой социальный эффект.

На основании вышеизложенного, представляется целесообразным и актуальным проведение КЭ, направленного на исследование возможностей использования антропоморфных роботов для обеспечения поддержки внутри-и-внекорабельной деятельности космонавтов на РС МКС, а также определения перспектив использования их в дальнейшем в составе элементов перспективной космической инфраструктуры и напланетных (лунных) баз.

 

Научная аппаратура:

Техническая возможность создания НА с заданными характеристиками обусловлена у наличием у ОАО «НПО «Андроидная техника» достаточного опыта в разработке антропоморфных робототехнических систем, успешными тестовыми испытаниями робота SAR-400 в ЦПК им. Ю.А. Гагарина, а также наличием собственной производственной базы, научным и кадровым потенциалом. ОАО «НПО «Андроидная техника» имеет также лицензию Роскосмоса на космическую деятельность.

 

Ожидаемые результаты:

В качестве основных результатов КЭ ожидаются следующие:

1.1 Определение возможностей и особенностей выполнения роботом различных технологических операций на РС МКС и отработка взаимодействия его с космонавтами при выполнении внутри- и -внекорабельной деятельности как при управлении с борта станции, так и с Земли;

1.2 Определение возможностей операторов, находящихся на борту РС МКС, по управлению роботом в условиях невесомости при выполнении различных операций с использованием разработанного интерактивного человеко-машинного интерфейса копирующей системы управления на базе задающего экзоскелета с силомоментной обратной связью, тактильным очувствлением и визуальным отбражением;

1.3 Оценка возможностей и перспектив использования антропоморфного робота андроидного типа для информационной и психологической поддержки экипажей в условиях длительного космического полета с помощью интерактивного аудиовизуального взаимодействия робота с человеком.

2. Результаты КЭ предполагается использовать:

- на предприятиях космической отрасли для создания робототехнических систем космического назначения;

- в области экстремальной робототехники для создания роботов специального назначения, а также роботов для работы в зонах чрезвычайных ситуаций;

- медицине и социальной сфере;

- в образовании для подготовки кадров специалистов по робототехнике.

 

Полученные результаты:


 

Сроки проведения: 2013 - 2016 г.г.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения"
Организации участники: ОАО «НПО «Андроидная техника» г. Москва; ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина»; ОАО РКК «Энергия» им. С.П.Королёва; DFKI GmbH, Robotics Innovation Center, 28359, г. Бремен, Германия.
Научный руководитель: Головко А. В., ФГУП ЦНИИмаш
Публикации по эксперименту:

1. “Разработка предложений по исследованию потребностей и возможностей использования антропоморфных роботов для обеспечения поддержки внутри- и внекорабельной деятельности членов экипажа РС МКС. Разработка предложений по составу, предварительным требованиям, техническим характеристикам и проектному облику космической робототехнической системы антропоморфного типа для автоматизации процессов обслуживания пилотируемой космической инфраструктуры, включая выполнение сборочных работ и проведение научных экспериментов». ФГБУ НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина, НТО по НИР “Андронавт”, 2011 г.

2. ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ АНТРОПОМОРФНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ РАБОТЫ В КОСМОСЕ. А.А.Богданов, И.М. Кутлубаев, В.Б. Сычков, ж. «Пилотируемые полёты в космос», №3, июнь 2012 г.

3. Публикации в электронных СМИ:

http://new.tsniimash.ru/main.php?id=3&nid=493

http://www.dailytechinfo.org/space/3414-sar-400-pervyy-rossiyskiy-robot-android-dlya-raboty-v-kosmose.html

http://themoscownews.com/business/20120423/189659195.html

http://rbth.ru/articles/2012/03/14/russian_android_to_fly_into_space_in_2014_15059.html

http://www.nanonewsnet.ru/news/2012/sar-400-pervyi-rossiiskii-robot-android-dlya-raboty-v-kosmose

 

Последнее обновление: 16.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения