background image
четверг
k
65, 16 июня 2011 г.
ПОИСКИ, НАХОДКИ, РАЗМЫШЛЕНИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ
Через тернии к звздам!
В ы п у с к 78
g o r o d n a u k i @ b k . r u
Редактор выпуска Н.Я. ДОРОЖКИН, научный обозреватель Калининградской правды
Город науки
Звздный странник
Так называется международный научно социальный проект, направлен
ный на привлечение людей с ограниченными возможностями, включая
детей инвалидов, к учебной и научной программе проведения космических
экспериментов по дистанционному управлению роботами с Земли. Авторы
проекта Д.В. Богомолов, заведующий лабораторией интеграции образо
вательного пространства КИУЭС, и В.П. Богомолов, руководитель лаборато
рии космической робототехники Центра системных исследований ФГУП
ЦНИИмаш. О роботизации космоса и проекте Звздный странник расска
зывает Д.В. Богомолов.
Денис Валерьевич, напомните читателям о
механизме дистанционного управления робота
ми
Этот механизм достаточно прост: человек
оператор с закреплнными на нм сенсорами,
регистрирующими различные движения частей
его тела, демонстрирует операции, которые дол
жен будет выполнять робот андроид. Вначале эти
операции в копирующем режиме выполняет элек
тронный аналог робота андроида виртуаль
ный робот. При этом все движения виртуально
го робота отображаются с помощью средств
компьютерной графики на стереоскопических
устройствах отображения. В качестве таких уст
ройств могут использоваться шлемы виртуаль
ной реальности, стереоскопические экраны и
дисплеи.
Фактически виртуальный робот, повторяя
движения человека оператора и используя ком
пьютерные модели, может достаточно легко ими
тировать условия невесомости или гравитацион
ные условия функционирования робота на раз
личных небесных телах. Таким образом, на Земле
могут отрабатываться операции по функциони
рованию роботов в условиях космического про
странства.
Получив навыки управления роботами на ком
пьютерных моделях, можно переходить к управ
лению реальными роботами. Здесь уже важно
наблюдать в стереорежиме реальные технологи
ческие процессы. При этом могут использоваться
как обычные стерео , видеокамеры, так и другие
приборы дистанционного наблюдения в различ
ных диапазонах электромагнитного спектра. Уп
равлять роботами дистанционно позволяют со
временные информационно коммуникационные
технологии. При этом управлять роботом при
выполнении сложных операций будет человек
оператор, а при выполнении монотонных и рутин
ных операций функции оператора можно пору
чить компьютеру, который сможет управлять не
только одним, а несколькими роботами.
Словосочетание работают роботы сразу
напоминает, что слово робот славянского
происхождения. Его придумал чешский писатель
Карел Чапек для фантастической пьесы Бунт
машин.
Слово славянское, а сама эта технология
родилась в России. Давно известны шагающие
механизмы П.Л. Чебышева, им же были предло
жены первые математические модели шагающих
устройств. Именно на них основаны конструкции
автоматов для космоса.
Но ведь космос не единственное место, где
человек работает в экстремальных условиях?
Совершенно верно. Ничуть не проще прихо
дится пилотам современной военной авиации. Я
считаю, что человек в качестве пилота перспек
тивных боевых машин уже исчерпал свои воз
можности. Его заменят дистанционно управляе
мые беспилотные аппараты. В Штатах уже суще
ствуют роботизированные самолты, танки, даже
пехота. Да, настоящие роботы солдаты! Им не
надо поднимать боевой дух, не нужны команди
ры, политработники, полевые кухни... Так что не
зачем человеку лезть в пекло войны и
холод космоса. Дело человека думать,
а дело робота выполнять его команды.
Давайте вернмся к теме Звздного
странника что это за проект?
Речь идт о социализации космичес
ких и робототехнических технологий с
помощью организации международного
научно социального проекта Звздный
странник, направленного на привлече
ние людей с ограниченными возможнос
тями, включая детей инвалидов, к учеб
ной и научной программе проведения кос
мических экспериментов по дистанцион
ному управлению роботами с Земли. Со
временная космическая робототехника
ориентируется на использование дистан
ционно управляемых робототехнических
систем особого рода, а именно человеко
подобных, то есть роботов андроидов.
Основной принцип управления такими
робототехническими системами связан с копиро
ванием движений человека в идеальных услови
ях, которые затем могут быть выполнены с учтом
различных возмущений и ограничений. Данная
технология позволяет человеку с ограниченными
возможностями дистанционно управлять робота
ми, находящимися на борту космической станции
или в других экстремальных условиях.
В научной части проекта рассмотрены вопросы
интеграции различных типов человекомашинно
го интерфейса, включая системы наблюдения,
измерения и визуализации, системы копирова
ния движений оператора с обратным отражением
усилий, системы моделирования динамических
операций. Кроме того, рассмотрены вопросы адап
тации выбранных интерфейсов к деятельности
людей с ограниченными возможностями при про
ведении космических экспериментов на борту
российского сегмента Международной космичес
кой станции.
Социальная часть проекта Звздный стран
ник позволяет привлечь людей с ограниченны
ми возможностями из разных стран к проведе
нию наземных и космических экспериментов с
помощью роботов андроидов, обращая внима
ние общественности к проблемам и возможнос
тям инвалидов. При этом участники эксперимента
включаются в процесс общения с широким кру
гом специалистов с целью приобретения новых
знаний и навыков, что в итоге открывает перед
ними перспективу полноценного участия в сфере
производственной деятельности и жизни обще
ства. Дистанционное управление робототехничес
кими устройствами позволит вовлечь людей с
ограниченными возможностями в различные виды
экономической деятельности, осуществить их
социальную адаптацию и направить их усилия на
разработку современных робототехнических и
информационных систем, устранив физические
барьеры жизнедеятельности инвалидов, что бла
гоприятно подействует на вс общество в целом.
То есть дело идт к распространению персо
нальных и сервисных роботов, которые будут
выполнять практически все виды работ?
Пока, конечно, не все. Вот в Японии масса
умных роботов, а при землетрясении и аварии на
атомной станции в опасные зоны идут вс таки
люди, рискуя собой. Значит, с роботизацией в
этой сфере есть нерешнные проблемы. Видео
камеры роботов пока не приспособлены к высо
кому уровню радиации, сами роботы плохо пере
мещаются по завалам и сложным рельефам мест
ности. Однако современные технологии позволя
ют упростить управление ими с помощью быстро
действующих компьютеров и современных сис
тем дистанционного наблюдения.
Сейчас нужны не интеллектуальные роботы, а
такие механизмы, которые могут выполнять свой
ственные человеку функции, подчиняясь челове
ческому интеллекту, и хорошо копируют его дей
ствия.
Как говорил русский император Николай I,
нам нужны чиновники не умные, а исполнитель
ные
Этот принцип очень хорошо подходит для
современного уровня развития робототехники.
Уже сейчас в экстремальных условиях можно
выполнять многие сложные операции. В настоя
щее время в Роскосмосе функционирует секция
Космического образования координационного
научно технического совета, в рамках которой
могут быть сформированы краткосрочные и дол
госрочные программы экспериментов на МКС с
участием молодых людей, в том числе и с ограни
ченными физическими возможностями.
Особенно это касается экспериментов, базиру
ющихся на использовании робототехнических
систем андроидного типа. Для таких систем мож
но, копируя движения оператора, дистанционно
управлять роботами андроидами, оснащнными
совершенной системой стереовизуализации ра
бочей зоны и современной системой силомомен
тного и тактильного очувствления.
Говоря о применении андроидов на МКС, вы
имеете в виду работы внутри или вне станции?
И внутри, и снаружи. Первыми должны по
явиться космические роботы для внутренних ра
бот, чтобы помогать людям. Человек не успевает
справляться со всеми своими обязанностями. Он
живой, а значит, должен уделять немало внима
ния поддержанию своей жизнедеятельности. А
робот не ест, не пьт, не спит, не моется, не
нуждается в туалете Снаружи станции, при вне
корабельной деятельности, роботы андроиды
могут перемещать и устанавливать на е поверх
ности различные приборы и устройства, собирать
и обслуживать крупногабаритные конструкции
информационных и энергетических систем, а в
космосе технологические производственные
установки, осуществлять утилизацию отказавших
космических объектов с целью использования их
элементов в перспективных космических проек
тах.
А если роботы так нужны на орбитальных
станциях, то в дальнем космосе и подавно...
На таких планетах, как Венера, Юпитер, Са
турн, человеку присутствовать опасно он не
выдержит местных давлений и температур. Пусть
В.П. Богомолов.
Д.В. Богомолов.
и там трудятся роботы. Особый интерес в буду
щем могут представлять эксперименты по ис
пользованию роботов андроидов для освоения
ресурсов небесных тел таких, например, как
Луна, для строительства на их поверхнос
ти различных антенн, солнечных и ядер
ных энергетических установок, напланет
ных баз и биосфер, внутри которых могут
быть созданы все условия для жизнедея
тельности человека, выращивания расте
ний и содержания животных. При этом
роботы андроиды, управляемые людьми
с Земли, должны появиться на Лунных
базах до прибытия на них человека. Такие
эксперименты можно начинать уже сей
час на Земле, обслуживая сельскохозяй
ственные предприятия, занимающиеся
растениеводством и животноводством, а
также зоопарки и природные заповедни
ки.
На Земле использование роботов анд
роидов особенно актуально в экстремаль
ных условиях при пожарах, землетря
сениях, наводнениях, авариях на атомных
и химических производствах. Они незаме
нимы также при обслуживании или обезврежива
нии различных взрывоопасных устройств, при
подземных работах в шахтах и рудниках. Извест
но, что работа шахтра одна из самых опасных.
Многие горняки после аварий становятся инвали
дами, могут передвигаться только на колясках.
Но, хорошо зная специфику шахтных работ, они
могли бы управлять роботами шахтрами глубо
ко под землй.
В дальнейшем опыт использования андроидов
на Земле пригодится в ходе освоения планет Сол
нечной системы для организации на их поверхно
сти безлюдных производств и одновременно для
развития индустрии по созданию устройств для
реабилитации людей с ограниченными физичес
кими возможностями и вовлечения их в полно
ценную деятельность в социальной сфере.
Кстати, Денис Богомолов является автором
учебного курса Системы дистанционного дос
тупа и виртуальной реальности и проекта про
фессионального стереоскопического монитора.
Проект участвовал в выставке Первого иннова
ционного конвента (2008 г.), выставке
Rusnanotech (2010 г.), получил золотую медаль
НТТМ 2009 и был отмечен компанией Hewlett
Packard как один из самых интересных проектов
на выставке молоджного форума Селигер
2009.
Беседовал Николай ДОРОЖКИН
Роботизированные
модули инспекции.
Лунная база
андроидов.
Робот водолаз
(КНР).