Исполнительный директор НПО "Андроидная техника" Евгений Дудоров, один из создателей робота Федора, рассказал журналу "Новый оборонный заказ. Стратегии" о нашумевшем проекте.
Робот побывал на Международной космической станции. На орбиту его доставил корабль "Союз МС-14". Федор принял участие в экспериментах и вернулся на Землю.
Поговорить с одним из создателей Федора, или Skybot F-850, удалось далеко не сразу. Евгений уезжал покорять Эльбрус в команде с другими сотрудниками компании и беседовал с нами во время подготовки к восхождению. Беседа состоялась накануне запуска Skybot F-850 в космос.
– Евгений, для начала подскажите, как теперь правильнее называть робота? Привычное "Федор" или Skybot F-850? И если не секрет, с чем было связано изменение имени?
– Имя "Федор" было дано роботу во время работы над проектом "Спасатель" Фонда перспективных исследований, и дословно оно расшифровывалось как "финальный экспериментальный демонстрационный объект исследования" (final experimental demonstration object research – Fedor). Это имя прижилось, и теперь оно для нас привычно, в некоторых случаях стало нарицательным. Когда мы говорим о других роботах, то часто используем термин "робот семейства Федор".
Что касается названия Skybot F-850, это его имя специально для космической миссии. У всех космонавтов есть позывной, так и у нашего Федора появился такой позывной.
– Работа над роботом "Федором" идет уже достаточно давно. Расскажите, а идея послать андроида в космос появилась позже или это было в изначальном техническом задании на проект робота-спасателя? Если позже, то много ли пришлось внести в его конструкцию доработок для такого полета?
– Идея отправки робота-андроида в космос появилась давно, лет десять назад, а может быть, даже больше. Хотя изначально во время выполнения работ по проекту "Спасатель" мы не предполагали использования демонстрационного образца (так изначально назывался "Федор") в космических миссиях. В проекте мы разрабатывали технологии, которые могут быть развиты и применены в перспективе ближайших десятилетий для решения задач по ликвидации чрезвычайных ситуаций с минимальным риском для человека.
К сожалению, МЧС оказалось не готово рассматривать и развивать возможное применение антропоморфной робототехники в ближайшие годы. Тогда мы стали изучать альтернативные варианты применения наших технологий и нашли два перспективных направления: космос и атомная промышленность. В обоих применение роботов, замещающих человека, может быть очень полезным. И в космосе, и в атомной промышленности человек постоянно подвергается воздействию вредных факторов, зачастую опасных для жизни.
В конечном итоге мы передали результаты проекта "Спасатель" в два ведомства: "Росатом" (ФГУП "РосРао") и "Роскосмос" (ПАО "РКК "Энергия").
Так как "Федор" изначально не проектировался под условия работы в космосе, нам пришлось основательно поработать над его усовершенствованием и приведением к минимальным требованиям действующих стандартов для научной аппаратуры, направляемой на орбиту. Нам пришлось полностью "перебрать" "Федора", поменять кабели, компьютеры, контроллеры, видеокамеры, частично заменить двигатели и редукторы, изготовить новые пластиковые элементы из специального пластика, допущенного для космического применения, и многое другое. Отдельно мы разработали и изготовили специальный костюм (задающее устройство копирующего типа) для управления "Федором" во время его нахождения на Международной космической станции (МКС).
– Сколько времени робот пробудет на МКС? Есть ли план экспериментов, которые с его помощью будут проведены? А если он окажется там очень нужен и полезен, могут ли его оставить на борту МКС надолго, ну или в перспективе навсегда?
– "Федор" будет находиться на МКС в общей сложности почти две недели. Старт ракеты с кораблем "Союз МС-14" запланирован на 22 августа, через двое суток робот пристыкуется к станции. А вернется на Землю в посадочном модуле "Союз МС-14" уже 7 сентября. Я надеюсь, что робот на МКС окажется востребован и полезен для выполнения целого ряда экспериментов. Однако это не значит, что его там оставят! "Федор" – это первопроходец, на котором необходимо "обкатать" ряд задач, после него нужно будет создать новые образцы, более совершенные и с более высоким уровнем функционала.
– Расскажите, пожалуйста, как осуществляется управление роботом? Только в варианте телеуправления с Земли как роботом-аватаром или возможна автономная работа, без оператора? Могут ли управлять роботом космонавты на станции и какой пульт управления для этого требуется?
– Для обеспечения безопасности во время проведения экспериментов управление роботом осуществляется в режиме аватара, с помощью задающего устройства копирующего типа (ЗУКТ), который подключается к ноутбуку через USB соединение. На ноутбуке запущена система управления (СУ), передающая управляющее воздействие на робота через Ethernet. Робот и ЗУКТ будут находиться на МКС.
ЗУКТ представляет собой металлический каркас с 32 степенями подвижности. Каркас крепится к оператору посредством лямок и специальных перчаток, которые позволяют отслеживать положение пальцев оператора. В каждой степени подвижности установлен 12-битный датчик углового положения, что позволяет измерять относительные углы поворота с точностью до одной десятой градуса.
В следующих миссиях будут проводиться эксперименты по копирующему управлению роботом с земли и наоборот.
– Почему был выбран именно гуманоидный форм-фактор робота, с руками и ногами, как у человека?
– Что на земле, что в космосе человек в основном использует руки для решения различных задач, таких как ремонт и обслуживание оборудования, приготовление и прием пищи, проведение экспериментов, транспортировка предметов и многие другие. При этом человеку важно ощущать эти действия, чувствовать массу, объем, фактуру предметов.
Следовательно, если мы применяем робота, он должен отвечать ряду требований, близких к возможностям восприятия человека, и если мы хотим, чтобы робот полноценно использовал инфраструктуру, уже созданную человеком под себя самого, то он должен быть схож с людьми по форме. Соответственно, и при управлении роботом необходимо создать условия, максимально близкие к реальным ощущениям человека, возникающим при выполнении однотипной работы, а это с помощью джойстика практически невозможно, поэтому мы применяем специальный костюм.
– Может ли "Федор" в нынешнем варианте использоваться для работы в открытом космосе? Будет ли проведен такой эксперимент?
– В имеющейся конструкции робота такой возможности нет, и эксперименты с выходом в открытый космос не планируются. Сейчас на согласовании другие проекты, в рамках которых будут созданы роботы для работы в открытом космосе.
– Может ли "Федор" взаимодействовать с космонавтами? Оснащен ли он динамиками? Может ли управляющий "Федором" оператор попросить помощи: "Подай, пожалуйста, ключ на 17"?
– Может, но только в рамках заложенного программного обеспечения. Робот оснащен динамиком и микрофоном, речевой системой, способной распознавать слова космонавтов и выдавать ответы. Пока у системы есть ряд ограничений, но со временем она будет существенно дорабатываться. Мы сейчас уже работаем над интеллектуальным помощником космонавта для его поддержки во время работы на МКС, а в перспективе – и на Луне.
– Какие в конструкции робота используются топливные элементы? На сколько хватает заряда и как часто "Федору" придется идти на подзарядку? Или же за ним все время будет тянуться шнур питания? Не помешает ли это работе в условиях станции?
– В текущей миссии по согласованию с РКК "Энергия" мы отказались от подключения электропитания и системы информационного обмена робота к системам корабля "Союз МС-14" и МКС. В противном случае пришлось бы пройти слишком много согласований протоколов обмена между роботом и космическими аппаратами. Поэтому остановились на автономной системе электропитания от аккумуляторных батарей, которые используют в костюме "Орлан". Это батареи очень хорошего качества, они имеют возможность подзарядки. Информационный обмен между роботом, костюмом и рабочей станцией (специальный ноутбук) будет также происходить по кабелю.
Кабели для электропитания и информационного обмена имеют длину не более 5 метров, поэтому они никак не повлияют на работу системы.
– Расскажите, на что похож пульт управления "Федором" и возможно ли управлять им с обычного планшета или компьютера? Способен ли научиться управлять роботом человек, не проходивший специального обучения?
– Пульт управления роботом – это, по сути, жесткий экзоскелет, который содержит механические элементы каркаса, датчики, шарниры, двигатели, пластиковые элементы, шлем виртуальной реальности. Костюм регулируется под оператора и во время управления роботом позволяет с высокой точностью копировать его движения. Роботом также можно управлять и с ноутбука, и с джойстика, однако это менее естественно и не позволит добиваться высокого уровня точности.
– Какая самая технически сложная задача стоит перед "Федором" на борту МКС?
– Самая технически сложная задача – это транспортировка робота из корабля "Союз МС-14" в МКС и обратно. Необходимо учесть много факторов и скоординировать движения космонавтов. В остальном затруднений не видим, так как все тренировали на земле. К тому же в ЦУПе на время выполнения экспериментов будет находиться наш специалист для оперативной поддержки экипажа.
– Будет ли "Федор" активен во время полета корабля "Союз МС-14" или его включат только после доставки на станцию?
– "Федор" будет активен на всех этапах полета к МКС, это один из ключевых этапов проекта. При этом робот будет иметь возможность поворота головного модуля, записи видеоинформации с камер, фиксации действующих нагрузок и выдачи речевой информации о ее параметрах, а также информирования обо всех стадиях полета. Непрерывная активная фаза работы "Федора" будет продолжаться первые 15 минут, далее – сон и 4–5 пробуждений во время двухсуточного полета и стыковки с МКС.
– Как думаете, как скоро роботы-аватары станут полноправными коллегами космонавтов на борту орбитальной станции и в других космических экспедициях? Чего не хватает, чтобы уже сейчас сделать это?
– Я бы не стал говорить только об антропоморфных роботах-помощниках для космонавтов, это лишь один из возможных видов робототехнических систем. А еще должны быть многозвенные коллаборативные манипуляторы по типу "Косморобота", роботы для ремонта спутников и исследования астероидов. Сейчас колоссальное количество задач для робототехники в космосе. И, по сути, основной сдерживающий фактор для решения этих задач – мы сами. Если должным образом поставить научные задачи, определить источники финансирования, собрать кооперации для достижения этих целей, то в ближайшие 5–10 лет Россия сможет стать технологическим лидером в космической робототехнике.
Ну, и напоследок хотел бы отметить, что робототехника требует выделения ее в отдельную отрасль, сейчас она "размазана" по нескольким министерствам и нигде не находит должного внимания. А ведь именно робототехника, не только космическая, создаст колоссальное количество технологий и продуктов, которые будут успешно применяться в повседневной жизни.
Беседовал Михаил Котов
Фото предоставлены НПО "Андроидная техника"
©"Новый оборонный заказ. Стратегии"
№ 5 (58) 2019г. , Санкт-Петербург
