Поки повернулася на Землю спускаемая капсула космічного корабля «Союз-ТМА» лежить на боці, з боку днища до неї краще не наближатися: занадто небезпечно для людини випромінювання її висотоміра. Цікаво, що це пристрій — близький родич і роботів, які брали участь у ліквідації наслідків аварії в Чорнобилі, і сучасних роботизованих платформ, що стоять на озброєнні МНС і армії, готових зустріти виклики і холодного космосу, і морських глибин, і радіації.
Роман Фішман
Космос. «Кактус» і нащадки
За три роки після польоту Гагаріна у космосі побували ще п’ять осіб, а 12 квітня 1964 року відбувся перший політ багатомісного корабля «Восход-1», екіпаж якого залишався без скафандрів. Це сталося не заради рекорду: для розміщення в капсулі відразу трьох космонавтів конструкторам довелося відмовитися і від скафандрів, і від катапульт, з допомогою яких здійснювали м’яку посадку раніше. Замість цього на «Сході» встановили висувний щуп приблизно метрової довжини, який упирався в поверхню і включав гальмують двигуни, гасившие вертикальну швидкість. Конструктори розуміли ризикованість такого тимчасового рішення: при посадці на воду, сніг або дерева та й просто при швидкому горизонтальному русі щуп не міг спрацювати і не запустити двигуни в потрібний момент. Тому вже з 1965 року інженери з Ленінградського політехнічного інституту (ЛПІ) працювали над новою надійною системою визначення висоти і управління м’якою посадкою, згодом отримала іронічна назва «Кактус».
Для вимірювання висоти в таких інструментах використовується невеликий джерело гамма-випромінювання. Його фотони вільно проходять крізь повітря, частково відбиваються від підстилаючої поверхні і повертаються на приймач, реєструючий мізерні зміни сигналу і вчасно запускає гальмівну систему. Після успішних випробувань «Кактус» почали встановлювати на пілотованих «Союзів». З 1966 року і до сих пір система модернізується і використовується разом з ними. Такого высотомеру не заважають ні обшивка ЛА, ні плазма розпеченого повітря, він всепогоден і помехоустойчив. Його розвитком стали система «Квант», що забезпечила м’яку посадку радянським місячним зондах, і система «Арс» для стикування на орбіті.
Однак принцип дії фотонної техніки виявився значно ширше навіть космосу. У 1968-му працювала над нею команда Євгена Юревича утворила окреме ОКБ Технічної кібернетики (ТК), і в наступні роки тут були створені фотонні системи для ракетної техніки й авіації і навіть для наземних об’єктів. Сьогодні аналіз гамма-променів дозволяє встановити склад рідин і газів, десантувати бронетехніку, вести моніторинг атмосфери і океанів, контролювати державний кордон та політ літаків на надмалої висоті. Телекомунікаційні супутники «Ямал» використовують фотонні системи для моніторингу умов роботи бортової апаратури.
«Кадет»
Розвідка в міській забудові, огляд транспорту, обстеження приміщень.
Маса: 2,5 кг, вантажопідйомність: 2 кг
Швидкість: до 1,5 м/с
До 1 ч. в русі і до 4 годин у режимі спостереження
Перешкоди: ухили до 20°, уступи до 15 см
Скидання з висоти до 5 м
Радіація. «Антошка» та інші
У це важко повірити, але півстоліття тому СРСР був піонером в освоєнні промислової робототехніки. Ще в 1972 році Державний комітет по науці і техніці прийняв постанову «Про створення промислових роботів в СРСР». Головним конструктором програми був обраний Євген Юревич, в ОКБ якого вже мали досвід створення і систем управління, і роботів різного призначення. Був підготовлений план дій, і незабаром ленінградські інженери створили більше десятка роботизованих верстатів і маніпуляторів. Самим масовим з них виявився МП-9С, призначений для роботи з пресами холодної штампування: у 1982-му випуск робота був налагоджений на Волзькому автозаводі. У ті ж роки вперше в світі була реалізована модульна схема пристрою машин, настільки популярна в наші дні. Передбачалося, що уніфікація модулів охопить всю промислову робототехніку СРСР і країн РЕВ.
Однак в силу недоліків радянської економіки, так і просто з-за політичних причин промислові роботи не отримали поширення в нашій країні, так що до кінця 1970-х ця область майже зникла. Навіть у Центральному науково-дослідному і дослідно-конструкторському інституті робототехніки і технічної кібернетики (ДНЦ РФ ЦНИИ РТК), як тепер називається колишнє ОКБ ТК, визнають, що позиції на перспективу фактично втрачені. Але це ще не означає, що в інституту не залишилося розробок світового рівня. У 1986 році, після катастрофи на Чорнобильській АЕС, прибирання радіоактивного пилу і розвідку найнебезпечніших руїн виробляли апарати, сконструйовані в Ленінграді. Тут збіглося все: і досвід роботи з радіацією, і технічний заділ, і навіть «модульний підхід», завдяки якому інженерам вдалося за кілька місяців створити півтора десятка спеціалізованих систем і відправитися з ними в Прип’ять для ліквідації наслідків вибуху.
РТК-05
Радіаційна розвідка та пошук джерел випромінювання на важкодоступній місцевості та у приміщеннях.
Розміри: 148 х 65 х 80 см, маса: 270 кг
Вантажопідйомність маніпулятора: 10 кг
Швидкість: до 1,8 км/год
Виявлення джерел потужністю від 0,00003 до 1000 Р/год
У перспективі на робот можуть встановлюватися модулі хімічної розвідки
Серед цих машин були перші в СРСР, а можливо, і в світі, колісні і гусеничні платформи з дозиметрами і камерами і навіть важкі транспортні машини і бульдозери з дистанційним управлінням. Один з них — важкий «Антошка» (ТР-Г1) з підйомним ковшем — брав участь в очищенні покрівлі від грудок руберойду, просочених небезпечними нуклідами. Інший був відправлений під руїни четвертого енергоблоку і передавав звідти інформацію майже добу, перш ніж відмовила його електроніка. В результаті екстремальні роботи стали однією з головних спеціалізацій інституту. Представники третього покоління колісних платформ, апробованих у Чорнобилі, використовувалися в 2000 році в Грозному для пошуку зниклих з місцевого хімкомбінату радіоактивних зразків. Ще більш досконалий робот радіохімічної розвідки «Берлога-Р» в 2005 році прийняла на озброєння російська армія.
Глибина. «Краб» і субмарини
Непросту долю промислової робототехніки розділили і деякі космічні розробки інституту — такі як автоматизований маніпулятор для системи «Буран», так назавжди і залишився в інституті, або робот «Циркуль», який повинен був працювати на зовнішній обшивці МКС, самостійно перебираючись з кріплень і тросах. Його більш досконалий нащадок, що фігурує поки що лише під сухим назвою «космічна транспортно-маніпуляційна система», вже готовий для роботи на перспективному модулі «Наука» і чекає його відправки на орбіту. На жаль, створення цього блоку для станції перетворилося в один з найвідоміших довгобудів російської космонавтики. Але робота над цими проектами триває зовсім не даремно.
Цікаве в мережі
«Фактично єдина велика компетенція, якою ми не володіємо сьогодні, — це безпілотна авіація», — розповів «ПМ» директор і генеральний конструктор ГНЦ РФ ЦНДІ РТК Олександр Лопота. На полицях у його кабінеті чорніють хижі силуети моделей підводних човнів: ще в перші роки існування інституту тут створили систему віддаленого управління маніпулятором для глибоководного дослідного робота «Краб-02» через телевізійний канал. Його розвитком стала серія все більш досконалих систем для підводних апаратів сімейства «Манта». Їх маніпулятори працювали на глибині до шести кілометрів («Манта-6», 1974-1977 роки), і до сьогоднішнього дня в інституті робототехніки продовжують активну роботу в інтересах океанології і ВМФ.
«На сьогоднішній день ми не можемо конкурувати з світовими виробниками промислових роботів, такими як Kuka або Kawasaki, або з творцями безпілотників, — говорить Олександр Лопота. — Але у сферах своєї компетенції ми готові виступати на самому серйозному рівні… До того ж досвід показує, що на простому копіюванні чужих рішень далеко не заїдеш. Китай, звичайно, досяг вельми вражаючих результатів у догоняющем розвитку і скоротив розрив з країнами-лідерами. Але Німеччина з її “індустрією 4.0” залишається навіть для Китаю абсолютно недосяжною. Тому я переконаний, що треба не копіювати, а шукати власні шляхи та ринки для розвитку, свої океани. І сьогодні для нас це сервісна робототехніка: медична, військова і, звичайно, спеціальна, екстремальна». Вважається, що термін «екстремальна робототехніка» ввів в російську мову засновник РТК Євген Юревич, і досі вона залишається головним коником петербурзького інституту.
«Капітан»
Розвідка і спостереження, огляд транспорту, обстеження приміщень, пошук та знешкодження вибухових пристроїв.
Гусеничне шасі змінюваної геометрії
Маса: 35 кг, вантажопідйомність: 20 кг
Вантажопідйомність маніпулятора: 8 кг
Швидкість: до 5,4 км/год
Перешкоди: ухили до 30°, сніг до 10 см, ступені 15 см
До 3 год. в русі і до 6 ч. в режимі спостереження
Екстремали. «Капітан» і команда
Сьогодні зібрати колісну платформу з камерою і дистанційним управлінням — завдання рівня шкільного гуртка робототехніки. Але зробити її надійною, здатної працювати при екстремальних температурах, в снігу, під зливою радіації і сьогодні залишається майже мистецтвом. Ще складніше наділити машину здатністю приймати деякі рішення самостійно, враховуючи зміни зовнішніх умов. «Роботи по самій своїй суті повинні бути автономними і коли-небудь стануть повністю самостійними, — говорить Олександр Лопота. — В цьому напрямку ми просунулися досить далеко, насамперед в плані комп’ютерної навігації і машинного зору». Сучасні екстремальні роботи інституту, такі як «Капітан», здатні самостійно аналізувати обстановку і вибирати маршрут у разі втрати зв’язку, а при необхідності самі повернуться на «базу».
Не відстають від них і нові можливості оператора: його робочий екран тепер може використовувати доповнену реальність, відображаючи положення машини в просторі, стан її підсистем при роботі поза межами видимості. «”Капітан» — це, звичайно, один з улюблених проектів, — продовжує Олександр Лопота. — У нас вийшов надзвичайно ергономічний та ефективний робот на гусеничному шасі, з уніфікованою системою управління і можливістю швидкого розміщення різної корисної навантаження за допомогою зручних роз’ємів». Від «Капітана» лінійка спеціальної робототехніки РТК розвивається аж до компактних розвідників «Скарабей» і «Дзига».
«Юла-Н»
Розвідка в умовах складної забудови, обстеження приміщень.
Маса: 0,7 кг,
вантажопідйомність: 0,3 кг
Швидкість: до 1,4 км/год
Скидання з висоти до 15 м
Перешкоди: ухили до 20°
До 2 год автономної роботи
Але ключові зусилля розробників спрямовані на удосконалення систем управління як самими роботами, так і цілими їх групами, в тому числі на великому видаленні. Продовжується серія космічних експериментів «Контур» для відпрацювання взаємодії з технікою на екстремально великих відстанях з урахуванням затримок у передачі сигналу, які неминучі при взаємодії з апаратом на орбіті, а тим більше на Місяці і далеких небесних тілах. Поступово роботи впевнено беруть на себе все більшу частину управління своїми діями, і Олександр Лопота впевнений, що нічого небезпечного в цій тенденції немає. «Не потрібно боятися рішення передати роботу, потрібно боятися поганих алгоритмів і нечітко прописаних правил, — додає конструктор. — А принципи ми вшановуємо: робот не повинен нашкодити людині — і саме над цим ми і працюємо».
Стаття «Космос, глибина і радіація» в журналі «Популярна механіка»
(№11, Листопад 2018).
Thanks!
Our editors are notified.