Из чего создан «FEDOR»?

Проектная работа

«Final Experimental Demonstration Object Research»

Автор: Ахметшина Алина Ильнуровна, 10 класс, МАОУ «СОШ №56» Научный руководитель: Тарзиманова Гюзель  Раисовна,  учитель физики МАОУ «СОШ №56»

 

                               

 

 

 

 

г. Набережные Челны, 2019

Оглавление

Введение. 3

I.Основная часть. 5

1.1. С чего все начиналось?. 5

1.2. Основа робота «FEDOR». 5

1.3. Как проходило создание «FEDOR»?. 6

1.4. Из чего создан «FEDOR»?. 7

1.5. Старт. 8

1.6. Отмена стыковки. 8

1.7. МКС и эксперименты. 9

1.8. Обратно на Землю.. 10

1.9. Итоги. 11

1.10. Дальнейшая судьба Федора. 11

II. Практическая часть. 13

Заключение. 15

Список литературы. 16

Приложения. 17

Приложение 1. 17

Приложение 2. 17

Приложение 3. 18

Приложение 4. 19

Приложение 5. 19

Приложение 6. 20

Приложение 7. 21

Приложение 8. 22

 

Введение

Совсем недавно роботы были несбыточной мечтой. Сейчас же мы легко пользуемся ими в будней жизни.

Но что если использовать их в космосе? Если он будет свободно передвигаться, использовать предметы в деятельности, распознавать окружающую среду и замещать работников – людей. Несомненно, это поможет развитию космоса, ведь робот может пройти в те труднодоступные места, куда человеку опасно проходить. Такой робот сможет сэкономить большое количества средств, которые уходят на обучение и перемещение людей. Он сможет выполнять гораздо больший спектр действий, чем человек. Он сможет освоить космос, показать нам то, что скрыто от человеческих глаз.

Робот «FEDOR» - это будущее развития космоса, которое поможет нам сэкономить большое количество времени. Именно поэтому мне захотелось исследовать эту тему.

Объект исследования: деятельность Final Experimental Demonstration Object Research

Цель работы: исследовать деятельность Final Experimental Demonstration Object Research

Задачи исследования:

1. Определить назначение Final Experimental Demonstration Object Research;

2. Изучить процесс освоения космоса роботом;

3. Построить макет Final Experimental Demonstration Object Research.

Методы исследования:

-поиск информации;

- наблюдение, сравнение;

-анализ полученных результатов.

Практическая значимость: полученную информацию можно использовать в целях дальнейшего развития роботов в данном направлении.

 

 

I.Основная часть

С чего все начиналось?

Группа компаний «Андроидная техника», специализирующаяся на разработке и производстве роботов, является создателем будущего антропоморфного робота «FEDOR». Местом его создания был город Магнитогорск. Директор НПО Евгений Дудоров работает в данной компании более трех лет и именно под его руководством началось проектирование Final Experimental Demonstration Object Research. Началось все с малых роботов, но после поняли, что можно сделать и большого, который будет осуществлять наиболее широкий спектр действий. С этого момента и появилась первая компания в России, которая занимается производством антропоморфных роботов.

Основа робота «FEDOR»

 «Спасатель» (раннее название «FEDORa») был представлен в октябре 2016 года прототипом предыдущих роботов и определил дальнейшее построение андроида.  Первой разработкой НПО «Андроидная техника» был робот «AR-600», а после с 2012 года антропоморфный торсовый «SAR-400». Приложение 1. Главной целью было сокращение затрат на перемещение специалистов, их подготовку. Робот мог бы делать всю работу сам, дистанционно регулируясь отдельным человеком. Это сократило бы большое количество времени и средств. До 2014 года разрабатывалась система, при которой человек, управляющий роботом, стал бы ощущать любую нагрузку, которую получал робот. Разработки продолжаются, и в целях стоит: достигнуть ощущения человеком шероховатости и температуры предмета.

После «Спасателя» он был назван именем «FEDOR», что расшифровывается как Final Experimental Demonstration Object Research (на рус. яз.: Финальный Экспериментальный Демонстрационный Объект Исследований), которое придумал Председатель попечительского совета Фонда перспективных исследований Дмитрий Рогозин. А после «FEDOR» в июле 2019 года получил свой позывной «Skybot F-850».

Как проходило создание «FEDOR»?

Создавался робот в двух стадиях. Всего это заняло два года и четыре месяца. Первым действием было создание пяти технологических макетов для отработки ПО. 3 макета имели только либо верхнюю, либо нижнюю часть. А другие 2 макета были как полноценные роботы. Один из последних макетов и стал прототипом будущего робота «Skybot F-850».

Изначально в макете стоял гидравлический привод, но его пришлось заменить электроприводом из-за высокой стоимости механизма и большого риска.

На первом этапе были ошибки: в лежачем положении андроид не мог видеть окружающее пространство, поэтому нужно было сделать подвижную голову. Во время испытания в автомобиле выяснилось, что у робота недостаточно подвижный тазобедренный сустав и позвоночник. При температуре -20 градусов робот переставал функционировать из-за алюминия, в последствие чего он слишком быстро охлаждался. Для решения этой проблемы разработчики создали специальную экипировку – одежду со встроенной системой обогрева.

2015 год стал началом второго этапа создания итоговой версии антропоморфного робота - спасателя. Именно в этот момент он получил название «FEDOR». Впрочем, расшифровку аббревиатуры в «Андроидной технике» придумали уже после того, как робот получил свое имя.

 

Из чего создан «FEDOR»?

В «Skybot F-850» более 15 000 деталей, его мощность около 20 лошадиных сил, что равно 13 500 киловаттам. Его рост составляет 1,8 метра, вес достигает 160 килограмм. «FEDOR» имеет у себя сменные комплекты рук и ног, у него отличная моторика. С помощью возможности поворотов головы робот может определять окружающее пространство, что очень помогает в работе в космосе. Если сравнивать с роботами компании Boston Dynamics, которые ориентированы на активность, схожую с человеческой, целью нашего робота является как раз таки помощь работникам космоса, а не схожесть с людьми.

НПО «Андроидная техника» в проекте использовала отечественные детали, из них же наполовину и состоял робот. Качество китайских и азиатских деталей их не удовлетворило: пусть они и дешевле, нет смысла их использовать в работе, ведь велика вероятность поломки. Наряду с этим были и специально заказанные Швейцарские детали, которые показали себя в испытаниях довольно хорошо, а так же Японские, германские и Американские, создававшиеся по определенным чертежам работников НПО.

Из электроники же компания закупает почти все изделия у российских производителей. Программное обеспечение андроида стоит на базе Linux, которое было создано в Санкт-Петербурге. Директор НПО прокомментировал это решение как нежелание зависеть от иностранных производителей, а пользоваться своим. Энергию робот потребляет достаточно мало. Работать автономно он может в течение часа и бесконечно, когда им управляет отдельный человек, предварительно подключившись к розетке. 

Супервизорный режим – способ управления роботом, при котором на экране монитора выводятся определенные действия, необходимые для выполнения. Дальность управления достигает 4 000 километров. Программное обеспечение способно передавать сигналы и с планеты на планету, но это будет требовать времени. Приложение 2.

Старт

Первый полет «Skybot F-850» осуществился 22 августа в 6:38 утра по МСК в корабле "Союз МС-14" на ракете-носителе "Союз-2.1а" с космодрома Байконур. Во время взлета робот, как и всемирно известный Юрий Гагарин, крикнул «Поехали!», тем самым показывая, что этот взлет является точкой отсчета использования роботов в космосе. Приложение 3.

После выхода на орбиту полёт будет проходить по двухсуточной схеме. Сближение корабля "Союз МС-14" со станцией и его стыковка с исследовательским модулем "Поиск" российского сегмента МКС планируется проводить в автоматическом режиме под контролем специалистов Центра управления полётами и российских членов экипажа станции. Стыковка корабля с МКС запланирована на 8.30 мск 24 августа.

Отмена стыковки

В 8:30 мск 24 августа корабль должен был пристыковаться к МКС, но стыковка была отменена из-за неисправности, когда «Союз» находился на расстоянии около 100 м от станции. Приложение 4.

Корабль начал постепенно отходить от станции. Позже выяснилось, что при проверке 705-ый кабель был отстыкован и болтался. Космонавты устранили неполадку.

27 августа в 7:30 утра по МСК корабль смог состыковаться со станцией. Вместе с этим они доставили 670 килограмм сухого груза.

 

МКС и эксперименты

Когда состоялась состыковка, корабль начали разгружать. У робота отключили питание, сняли фиксирующие приспособления и переместили через люк на МКС. При этом космонавты возвращали робота в его стандартное положение «стоя». После этого его снова зафиксировали удерживающими ремнями на станции.

Необходимо провести испытания робота после полета. На них было запланировано 3 дня: с 29 по 31 августа, в течение которых оператор Скворцов Александр Александрович и Овчинин Алексей Николаевич, занимающийся поддержкой и взаимодействием с роботом, проводили нужные операции на определение функционирования робота.

Шел первый день. Начали с включения «Skybot F-850» и подключения ЗУКТ. Странным было то, что прошло это быстро, и при нажатии кнопки робот все никак не подключался. Сначала решили, что проблема кроется в кабеле, но выяснилось, что надо было нажать немного посильнее на кнопку.

Далее после следующие операции с роботом в копирующем режиме:

Ø  Стыковка и расстыковка штекерного разъемов;

Ø  Захват и работа с шуруповёртом;

Ø  Работа с ручным инструментом (отвёртка, фонарик и др.);

Ø  Протирка оптических поверхностей специальной губкой;

Ø  Имитация процедуры шлюзования;

Ø  Взаимодействие робота и космонавта Овчинина А. Н. при выполнении ремонтных операций;

Ø  Видеопоздравление робота «FEDOR» с началом учебного года.

Все действия проходили следующим образом: Скворцов Александр Александрович использовал ЗУКТ, Овчинин Алексей Николаевич вставлял ЗУКТ в «Skybot F-850» и нажимал на кнопку, при которой в робота поступало питание. Таким образом, система включалась и была готова для использования. При работе осуществлялся контроль состояния проекта в модуле МИМ2. Именно таким способом космонавт мог осуществлять вышеперечисленные действия.

Выводы из эксперимента были следующие:

Ø управления на Земле и в космосе отличаются: оператору было сложно работать, так как на Земле он испытывал гравитацию и быстрее адаптировался, в космосе же это сложнее, поэтому как оператор, так и робот совершали рывки и дерганья, но после работа нормализовалась;

Ø система речевого аппарата не пострадала: все также выдала ответы с высоким уровнем распознания и достоверности. На вопросы А.Н.Овчинина робот ответил на 100 процентов. При ответах А.А.Скворцову андроид немного отклонялся от темы; оператор считал, что на это повлияли окружающие шумы, которые всегда есть от работы на МКС. Приложение 5.

Обратно на Землю

Корабль «Союз МС-14» 6 сентября в 21:13 по МСК успешно отстыковался от станции и направился к Земле. Приложение 6.

Спустя 17 дней «Skybot F-850» возвращается на Землю. "Спускаемый аппарат космического корабля "Союз МС-14" с антропоморфным роботом "Федором" совершил успешную посадку в 00:32 мск. Все операции по сведению с орбиты и приземлению прошли в штатном режиме", — говорится в сообщении "Роскосмоса" в Twitter.

Итоги

Разработчики проекта Final Experimental Demonstration Object Research «Андроидная техника» и «Фонд перспективных исследований» были удовлетворены результатами итогов экспериментов, которые проводились на МКС.

Директор НПО прокомментировал это следующим образом: "Технически с роботом все было замечательно, так что мы полностью удовлетворены его состоянием". Он утверждал, что по причине неисправности робота не было никаких отклонений от ожидаемых результатов.