Робонавт — гуманоидный робот , часть проекта по разработке, проводимого Лабораторией ловкой робототехники в Космическом центре имени Линдона Б. Джонсона (JSC) NASA в Хьюстоне , штат Техас . Робонавт отличается от других современных космических роботов тем, что, в то время как большинство современных космических роботизированных систем (таких как роботизированные руки, краны и исследовательские вездеходы) предназначены для перемещения крупных объектов, задачи Робонавта требуют большей ловкости.
Основная идея серии Robonaut заключается в том, чтобы гуманоидная машина работала вместе с астронавтами . Ее форм-фактор и ловкость спроектированы таким образом, что Robonaut «способен выполнять все задачи, требуемые от члена экипажа в скафандре EVA». [1]
НАСА заявляет: «Робонавты имеют важное значение для будущего НАСА, поскольку мы выходим за пределы низкой околоземной орбиты » [2] , и R2 предоставит данные о производительности того, как робот может работать бок о бок с астронавтами. [3]
Последняя версия Robonaut, R2, была доставлена на Международную космическую станцию (МКС) в ходе миссии STS-133 в феврале 2011 года. [2] Первый робот, построенный в США на МКС, R2 представляет собой роботизированный торс, разработанный для помощи экипажу при выходе в открытый космос и может удерживать инструменты, используемые экипажем. [3] Однако Robonaut 2 не имеет достаточной защиты, необходимой для существования за пределами космической станции, и для того, чтобы позволить ему перемещаться внутри станции, потребуются усовершенствования и модификации. [3]
В 2018 году [обновлять]НАСА планировало вернуть R2 для ремонта, а затем перезапустить. [ требуется обновление ]
Robonaut 1 (R1) был первой моделью. Две версии Robonaut (R1A и R1B) имели много партнеров, включая DARPA . Ни одна из них не была запущена в космос. Другие проекты Robonaut предлагают использование для телеуправления на поверхности планет, где Robonaut мог исследовать поверхность планеты, получая инструкции от находящихся на орбите астронавтов сверху. [4] Robonaut B был представлен в 2002 году, R1B является портативной версией R1. [5] R1 имел несколько нижних тел. Одним из них была Zero-G Leg, на которую, если Робонавт работал на космической станции, он поднимался с помощью внешних поручней, а затем использовал свою ногу нулевой гравитации, чтобы закрепиться на станции с помощью разъема WIF. Другой была Robotic Mobility Platform (RMP), разработанная в 2003 году, [6] это база с двумя колесами, использующая Segway PT . [7] И четырехколесный Centaur 1, который был разработан в 2006 году. [8] [9] Робонавт принимал участие в полевых испытаниях NASA Desert Research and Technology Studies в пустыне Аризоны. [10]
В 2006 году автомобильная компания General Motors проявила интерес к проекту и предложила объединиться с NASA. В 2007 году было подписано Соглашение о космическом акте, которое позволило GM и NASA совместно работать над следующим поколением Robonaut. [11]
В феврале 2010 года Robonaut 2 (R2) был представлен публике. R2 способен развивать скорость более чем в четыре раза выше, чем R1, он более компактен, более ловок и включает в себя более глубокий и широкий диапазон сенсоров. [12] Он может двигать руками со скоростью до 2 м/с, имеет грузоподъемность 40 фунтов, а его руки имеют силу захвата примерно 5 фунтов на палец. В роботе более 350 датчиков и 38 процессоров PowerPC . [13]
Члены экипажа станции смогут управлять R2, как и диспетчеры на земле; оба будут делать это с помощью телеприсутствия . Одним из улучшений по сравнению с предыдущим поколением Robonaut является то, что R2 не нуждается в постоянном контроле. В ожидании будущего пункта назначения, в котором расстояния и задержки по времени сделают непрерывное управление проблематичным, R2 был разработан для постановки задач и их последующего автономного выполнения с периодическими проверками состояния. [11] Хотя не весь диапазон движений и чувствительности человека был продублирован, рука робота имеет 12 степеней свободы , а также 2 степени свободы в запястье. [14] Модель R2 также использует сенсорные датчики на кончиках пальцев. [15]
R2 был разработан как прототип для использования на Земле, но руководители миссии были впечатлены R2 и решили отправить его на МКС. [11] Были сделаны различные усовершенствования, чтобы квалифицировать его для использования внутри станции. Внешние материалы оболочки были заменены, чтобы соответствовать требованиям станции по воспламеняемости, было добавлено экранирование для снижения электромагнитных помех, процессоры были модернизированы, чтобы увеличить устойчивость робота к радиации, оригинальные вентиляторы были заменены на более тихие, чтобы соответствовать требованиям станции по шуму, а система питания была перемонтирована для работы от системы постоянного тока станции, а не переменного тока, используемого на Земле. [11]
В конструкции робота R2 будет использоваться 3D-визуализатор времени пролета в сочетании со стереопарой камер для предоставления системе информации о глубине и видимых стереоизображений. Это позволяет R2 «видеть», что является одним из основных предварительных условий для выполнения его задач. Для интеграции различных типов данных датчиков в единую среду разработки используется программное обеспечение для обработки изображений Halcon 9.0 от MVTec Software (Мюнхен, Германия [1]). [16]
Robonaut 2 был запущен на STS-133 24 февраля 2011 года и доставлен на МКС . 22 августа R2 был впервые включен, находясь на низкой околоземной орбите. [17] Это называлось «питанием», которое представляет собой испытание только системы питания без движения. 13 октября R2 впервые двинулся, находясь в космосе. [18] Условия на борту космической станции предоставляют испытательный полигон для роботов, работающих плечом к плечу с людьми в условиях микрогравитации. После того, как это будет продемонстрировано внутри станции, могут быть добавлены обновления программного обеспечения и нижние части корпуса, что позволит R2 перемещаться по внутренней части станции и выполнять задачи по техническому обслуживанию, такие как уборка пылесосом или очистка фильтров. [11] Пара ног была доставлена на МКС на SpX-3 в апреле 2014 года. Планировалось, что аккумуляторный рюкзак будет запущен в более позднем полете летом/осенью 2014 года. [19] [ требуется обновление ]
Дальнейшие усовершенствования могут быть добавлены, чтобы позволить R2 работать снаружи в вакууме космоса, где R2 мог бы помогать астронавтам выполнять ремонт, вносить дополнения в станцию или проводить научные эксперименты. Первоначально не было никаких планов возвращать запущенный R2 на Землю. [11]
1 апреля 2018 года НАСА объявило, что R2 вернется на Землю в мае 2018 года вместе с CRS-14 Dragon для ремонта и возможного повторного запуска примерно через год. [20] По состоянию на 2018 год [обновлять]НАСА планировало вернуть R2 для ремонта, а затем повторного запуска. [ требуется обновление ]
Опыт NASA по использованию R2 на станции поможет им понять его возможности для возможных миссий в дальний космос.
В конце 2009 года Космический центр имени Джонсона объявил о предлагаемой миссии под названием «Проект М» , которая, если бы была одобрена, имела бы целью посадку робота R2 на Луну в течение 1000 дней. [21] [22]
Самобалансирующаяся роботизированная платформа Segway занимает около 2 квадратных футов и оснащена программным обеспечением и интерфейсной электроникой, необходимой для получения, обработки и выполнения команд от бортовой полезной нагрузки робота.
#Robonaut перестал включаться. Экипаж устранил неполадки. Электрическая неисправность присутствует. Возвращаемся на CRS-14 в следующем месяце для ремонта. Должен быть перезапущен примерно через год, чтобы вернуться на МКС. #SpaceX #Falcon9 #Dragon #CRS14
Человекоподобный ловкий робот — по крайней мере, верхняя половина — уже существует: Robonaut 2, разработанный НАСА и General Motors, загружен на шаттл Discovery, старт которого запланирован на среду.
