开展多个项目 俄罗斯重视太空机器人技术研发

2019年12月9日
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太空机器人技术正迅速发展。设计师、工程师和宇航员们在俄罗斯星城加加林宇航员培训中心举行圆桌会议讨论起发展前景,切入点是“人形机器人技术”科工联合体和未来研究基金会共同研制的俄罗斯首个阿凡达式机器人“费奥多尔”(又名Skybot F-850)在国际空间站的工作成果。
Robot Fedor
阿凡达式机器人“费奥多尔”(又名Skybot F-850) 来源:ROSKOSMOS/Tass
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太空机器人 “费奥多尔”

太空行走机器人外形2020年春将确定。此外,“费奥多尔”是随“联盟MS-14”改进型飞船和“联盟-2.1a”运载火箭的试验发射进入轨道的。飞船上没有人。与空间站对接出现了一些意外,飞船第二次尝试才停靠成功。机器人也未能立即连接成功。不过这正是实验的意义所在,即进行检验和完善。费奥多尔很好地使用了电钻和螺丝刀,甚至用零件组装了一个电气结构,并连接了触点和插头,还递了毛巾。该机器人有42个移动维度,包括头、颈、肩、肘、腕和手指。在失重状态下,主要测试了小马达的工作情况。

机器人的动作由宇航员亚历山大·斯克沃尔佐夫(Aleksandr Skvortsov)遥控。他身穿特制外骨骼,使“阿凡达”能重复自己的动作。这套服装的正式名称是ZUKT(模仿型主控装置)。另一位宇航员阿列克谢·奥夫奇宁(Aleksey Ovchinin)密切注视费奥多尔的动作并和其进行对话。“今天我使用舱内工具做了一些工作,这些工具可能用于舱外活动。使用电站的工作在阿列克谢·尼古拉耶维奇·奥夫奇宁的不间断控制下进行。”这是费奥多尔在自己的个人推特账户上发的一条推文。

作为一项科学研究,其所有数据都被严格记录。如奥夫奇宁针对“阿凡达”工作了29.5小时,斯克沃尔佐夫工作了28小时。目前研究结果正在分析中。可以说,费奥多尔将不会再次升空,至少不会是现在的样子。俄罗斯联邦航天局负责未来科学计划的执行局长亚历山大·布罗申科说,以后升空的将是“费奥多尔的后代”。设计师们已经在设计执行舱外任务的特殊机器人。该项目名为“遥控机器人”(Teledroid)。专家们开玩笑说,舱外工作机器人,其最无用的部位是双腿。因此工程师们只给了遥控机器人人类的躯干和双手。这种机器人用于在国际空间站的科学动力舱外工作,该舱拟于2022年发射。太空“劳工”的外形应该在2020年3-4月前确定。

作为“试验者”(Ispytatel)实验的继续,类似费奥多尔的机器人将随“雄鹰”(Orel)号新型载人飞船升空。先在轨道上自主绕地飞行,然后飞往国际空间站。按计划,2036-2040年期间将根据“试验者2.0”项目建造一个全新人形机器人,并将其发送到俄罗斯月球基地。此前的2031-2035年将向月球发射一个独特的“半人马”。这将是一个人形上半身机器人,但双脚由底盘代替。该项目名为“漫游者-AT”(Rover-AT)。2031-2035年将实施“遥控机器人”项目的第二阶段工作。“遥控机器人2.0”将用于在月球轨道站表面工作。

人与机器人

一些科学家认为,在宇宙中应只用自动装置工作,完全无理由让人类冒险。但一位宇航员曾这样说:“进入舱外前需要更换一些东西。指挥中心说:‘拿上14号扳手。’我拿了,但走近设备时明白了:应该拿另一只扳手。机器人能完成这个14号扳手的任务吗?不能,可我做到了。”也就是说,机器人不是万能的?

的确,人类目前还无法制造具有发达人工智能、在各种宇宙环境下完全取代人的机器,并且专家们认为不仅是在宇宙中。尽管如此,许多情况下机器人在宇宙中无可替代,尤其是面对危险、繁重的工作,如不久的将来维修空间核动力装置。那么,月球站和星际站的建造和安装工作呢?研究小行星和遥远行星的工作呢?…… 但与此同时,机器人将由人控制。因此,旨在完善人机接口、机器人的自主适应行为以及机器人间团队协作的研究工作目前正在积极进行。设计师们几乎一致认为,在近地空间、月球和其他星球上执行复杂操作的最万能机器,将是阿凡达式的类人机器人。

无论如何,进入太空前每个“机器宇航员”都必须经过最严格的测试,如热真空试验、抗振试验、耐辐射试验、电磁兼容性试验等等。总之,像对真人一样,甚至可能更复杂。 “人形机器人技术”科工联合体执行经理叶甫根尼·杜多罗夫说:

“我们在宇航员培训中心提出了太空机器人技术约到2050年前的发展前景展望。这是一个初步路线图。目前正在拟定一个概念,将在其中详细阐述我们的设想。但这是我们纯工程性视点。我们将吸引一些公司和机器人及航天器开发人员加入,使之形成合力。宇航员进行的所有舱外操作中高达90%可由机器人在模仿、遥控或自主模式下完成。根据“空间机器人”(Kosmorobot)项目安排已制成首个航天运输机器人样机。根据“遥控机器人”和“试验者”项目要求将出现用于空间目的的人形机器人最早样机。技术任务书已拟定,“能源”火箭航天集团和中央机器制造科研所(TsNIIMash)已签字,俄联邦航天集团正在审批。”

机器人“费奥多尔”在国际空间站超额完成任务

“当然,我们将与联邦航天集团就概念本身进行讨论。业内专家很可能会提出自己的补充或调整。为什么?我们看到的是机器人技术的发展及其在地球轨道、月球和火星上的应用。在行星研究方面,那里有很多不同任务,如采矿、各种模块的建造、维护等等。我们要把这些都写进去。讨论用什么运送机器人。具体谈到月球时,甚至这些装置将在月球的哪一部分使用都非常重要。”

“请问,舱外工作机器人将用什么材料制造?”

“金属部件主要由特定型号的铝制作,塑料部件通常使用Ultem。我们现在已研制出自己的发动机,刚准备针对太空应用进行认证。目录中包括约3000个不同部件,主要是各种螺丝、电线、电子板等等。”

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作者:娜塔莉亚·亚奇缅尼科娃(Natalya Yachmennikova)

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