«Федор» летит на МКС: космические перспективы российского робота — Московский технологический институт
 

«Федор» летит на МКС: космические перспективы российского робота

Быть может, через десяток лет «Федоры» на МКС будут протирать иллюминаторы за бортом и развлекать космонавтов остроумными беседами

Два российских робота «Федора» отправятся на МКС в 2019 году, следует из сообщения источников РИА Новости. Стоит ли их ждать на орбите и чем они там займутся?

 

Уже в конце XIX века великий русский ученый и мыслитель Константин Эдуардович Циолковский имел твердое убеждение в том, что человечество обязательно выйдет за пределы Земли и начнет заселение сначала ближайших окрестностей Земли, а затем и всей Солнечной системы. Циолковский обосновал использование ракет для полетов в космос, пришел к выводу о необходимости использования «ракетных поездов», орбитальных станций для освоения космического пространства. С космическим пространством и с орбитальными станциями уже более или менее ясно: после реализации ряда национальных проектов начиная с 1998 года космические просторы бороздит Международная космическая станция, за это время на МКС побывало более 230 космонавтов.

 

В 1920 году чешский писатель-фантаст Карел Чапек придумал термин «робот», robota же с чешского переводится как «подневольный труд». Подневольным трудом на МКС, а в дальнейшем и строительством лунных и марсианских баз, добычей внеземных полезных ископаемых во исполнение заветов Циолковского и будет заниматься антропоморфный робот «Федор». Разрабатывается он изначально как робот-спасатель по заказу МЧС России инженерами НПО «Андроидная техника» и Фондом перспективных исследований (ФПИ). В дальнейшем «Федором» заинтересовались «Роскосмос» и «Росатом».

 

К созданию «Федора» приступили в 2014 году, за основу при его создании были взяты роботы производства НПО «Андроидная техника» SAR-400 и SAR-401. Хотя СМИ «отправляют» пару «Федоров» на МКС в беспилотном корабле «Союз» в августе 2019 года, причем как пассажиров, а не в грузовом отсеке. Однако более правдоподобной выглядит информация, озвученная ранее генеральным директором ФПИ Андреем Григорьевым, по которой «Федора» доставит на МКС новый российский космический корабль «Федерация» в 2021 году.

 

Преимуществ у роботов в космосе по сравнению с человеком много: они не боятся радиации, их не нужно кормить, им не нужны скафандры, они сравнительно неприхотливы, им не нужно отдыхать, у них «устойчивая психика», их необязательно возвращать на Землю. Роботы типа роверов давно используются для исследования Луны, Марса. Первым исследователем такого типа был советский дистанционно-управляемый самоходный аппарат «Луноход-1», который был доставлен на поверхность Луны в далеком 1970 году. С 2012 года в рамках долговременной программы НАСА по исследованию Марса роботизированными зондами поверхность кратера Гейла исследует марсоход Curiosity, выполняющий функции передвижной автономной химической лаборатории.

 

Конкуренты и коллеги робота «Федора»

Перспективы замены космонавтов существующими (а не перспективными) роботехническими системами можно оценить, проанализировав возможности роботов, трудящихся сейчас внутри и за бортом МКС. Чтобы избежать путаницы, под роботами далее будем понимать машины, способные выполнять не только вычислительно-«интеллектуальную», но и механическую работу.

 

Сейчас на МКС всего три робота: «Декстер» (SPDM, создан компанией Mac-Donald Dettwiler за $200 млн по заказу Канадского космического агентства, на МКС с 2008 года), «Робонавт-2» (R2, создан NASA совместно с General Motors, на МКС с 2011 года), «Киробо» (Kirobo, создан корпорацией Dentsu, научно-исследовательским центром Токийского университета, компаниями Robo Garage, Toyota и агентством JAXA, на МКС с 2013 года). Эти роботы различаются по своей функциональности, значимости, массе и габаритам.

 

«Декстер» — это двурукий телескопический манипулятор, напоминающий 3,5-метрового безголового человека с руками длиной по 3,35 метра, захватывающий, перемещающий и устанавливающий грузы, блоки и агрегаты на МКС. Нижней частью он крепится к мобильной системе Canadarm2, с помощью которой он перемещается по поверхности МКС.

 

Малыш «Киробо» высотой всего 34 см, его масса 980 грамм. Его основная функция — разговаривать с космонавтами и производить видеозаписи.

 

«Робонавт-2» — человекоподобный робот без ног, предназначенный для помощи космонавтам внутри и за бортом МКС. В действительности особой помощи от него нет, он находится на МКС в качестве экспериментального образца для отработки технологий. R2 умеет писать, захватывать и складывать предметы, держать тяжелые вещи. В шлем R2 вмонтированы четыре оптические и одна инфракрасная видеокамеры, благодаря которым робот не только ориентируется в пространстве, но и транслирует сигналы на мониторы диспетчеров. Общее число датчиков и сенсоров R2 более 350. На руках у робонавта по пять пальцев с суставами наподобие человеческих, шея робота имеет три степени свободы, а каждая рука — семь. Через некоторое время после прибытия механизма на МКС доставили ноги для него, но установить их не удалось.

 

Из трех вышеперечисленных роботов реально полезную механическую работу выполняет один лишь «узкий специалист по монтажу» — «Декстер». Робот «Федор» (FEDOR, Final Experimental Demonstration Object Research) — это русский аналог американского «Робонавта», только с ногами.

 

На данный момент как среди роботов на МКС, так и в современной робототехнике в целом действует закономерность: чем более узкую специальность имеет робот, тем более он полезен и эффективен, космонавты же — специалисты очень широкого профиля. Наибольшую пользу на МКС мог бы принести робот, способный выполнять работу космонавтов на внешней поверхности МКС, то есть самую тяжелую и опасную работу в скафандрах. По различным оценкам, час такой работы обходится в $2-4 млн и, глядя правде в глаза, в ближайшую «пятилетку» роботы здесь не заменят человека, да и «человекоподобие» робота здесь совсем ни к чему. Так почему же руководство МЧС, «Роскосмоса» вкладывается в развитие именно в антропоморфного «Федора», в перспективе способного выполнять широких спектр работ?

 

Робот «Федор» станет космическим «аватаром»?

В демонстрационном видео робот «Федор» автономно (!) стреляет с двух рук, водит автомобиль, садится на шпагат, работает с дрелью и спецоборудованием спасателей — домкратом, а также умеет передвигаться по лестнице и преодолевать преграды. Внимательный анализ имеющихся видеозаписей, позволяет заметить, что автономность «Федора» сильно преувеличена. Однако важная функция — дистанционное управление роботом с помощью специального костюма, надеваемого оператором.

 

В режиме «аватара» «Федор» повторяет действия человека, и, возможно, это качество явилось определяющим при выборе концепции человекоподобного робота. А почему бы и нет? Несколько «Федоров», дистанционно управляемых операторами, при поддержке других роботов, могли бы не спеша строить, например, Лунную базу. Только они должны быть достаточно надежны, гибки, устойчивы, уметь самостоятельно вставать после падения, обязательно наличие устойчивой радиосвязи. Концепция человекоподобных «Федоров» — «аватаров» — активно продвигается идеологами из ФГУП ЦНИИмаш.

 

Учитывая низкий уровень текущего развития алгоритмов и технологий «искусственного интеллекта», эта концепция видится наиболее подходящей для освоения космоса: раз роботы пока не имеют универсального интеллекта, за них примет решения человек. Но есть серьезный нюанс — проблема удаленного управления. Суммарная задержка при управлении объектом на Луне с Земли составляет 2,5 секунды, поэтому управлять «Федорами» на Луне проще с околунной орбитальной станции. Но над этой проблемой работают уже давно и упорно — с 2009 года проводятся эксперименты серии «Контур» по отработке технологий дистанционного управления роботами на МКС и с МКС в рамках соглашения между «Роскосмосом» и немецким DLR.

 

Остается надеяться, что интерес к робототехнике в России не угаснет, государственные средства будут использоваться целевым образом. И кто знает, быть может через десяток лет «Федоры» на МКС будут протирать иллюминаторы за бортом и развлекать космонавтов остроумными беседами, а «Федоры» на Луне будут строить научные станции также бодро, как сейчас скачут по испытательным полигонам роботы компании Boston Dynamics.

 

И сбудутся мечты Циолковского о заселении не только ближайших окрестностей Земли, но и всей Солнечной системы...

Автор: Денис Ефремов

Поступить в МТИ