Директор НПО "Андроидная техника" Дудоров: для создания базы на Луне нужны сотни роботов
Отечественные космонавты должны впервые оказаться на Луне в 2031–2040 годах. Согласно российской лунной программе, страна планирует обосноваться на естественном спутнике Земли всерьез и надолго. Для этого на Луне в срок до 2050 года будет построена лунная база, развернуты добывающие и производственные комплексы. Предполагается, что активное участие в ее освоении примут роботы, которые будут подменять человека в условиях агрессивной лунной среды. Исполнительный директор Научно-производственного объединения "Андроидная техника" Евгений Дудоров в интервью ТАСС рассказал, какие робототехнические решения создаются в России для космоса, ведутся ли разработки для освоения дальнего космоса, а также ответил на вопрос, каждый ли человек способен управлять роботом.
— "Андроидная техника" недавно впервые продемонстрировала робота-кентавра, которого планируется активно использовать в строительстве обитаемой лунной базы. В каком году робота предполагается отправить на Луну?
— Определение этой даты — прерогатива Роскосмоса и Института космических исследований РАН. Для нас первостепенную важность имеет разработка именно технологии и готовность этой технологии к моменту отправки на Луну. Мы сейчас видим, что есть целый пласт технологических решений, которые применяются на Земле в виде определенных наземных беспилотных систем, доставляющих грузы и различные товары. Также активно применяются промышленные манипуляторы, и даже антропоморфная робототехника все больше появляется в информационном пространстве: множество разработок и решений производится в США, Европе, Азии. Одна из сфер применения антропоморфной робототехники — это, конечно же, космос. Однако просто так применение этих решений в открытом космосе или на каких-то космических кораблях не всегда обосновано.
Если мы говорим об исследовании и освоении других объектов Солнечной системы, то в первую очередь это спутник Земли, Луна, где потенциально можно создать лунные базы, проводить на них эксперименты и организовывать производственные площадки. В лунном реголите достаточно много различных элементов, которые недоступны на Земле. На Луне присутствует реголит как готовая структура в виде порошка, и нужно только обогатить его, чтобы изготавливать, допустим, металлоконструкции, строить здания и сооружения. Конечно же, для этих направлений необходимо применять целую линейку робототехнических комплексов (РТК), и в том числе это будут мобильные РТК торсового типа, которые внешне могут напоминать строение человека.
Именно антропоморфная конструкция позволит использовать на первых этапах созданиях лунных баз весь человеческий потенциал в виде отдельных специальностей строителя, механика, электрика. Однако на Луну не отправишь достаточное количество людей и не создашь среду обитания, комфортную для жизни и выполнения функциональных задач. Максимум, что туда можно отправить, — это какой-то небольшой модуль, где [все равно] будет достаточно сложно обеспечить комфортное проживание покорителям Луны. При этом надо учитывать, что на Луне человеку надо будет обязательно надевать на себя защитные средства в виде скафандра с системой жизнеобеспечения, которая должна работать надежно и продолжительное время. В таких условиях человеку опасно выполнять функциональные задачи в виде, например, самостоятельного строительства лунной базы.
Конечно, в этой ситуации лучше использовать РТК, к которым можно подключаться и с космических станций, и с Земли. Самый безопасный вариант, когда специалист-оператор подключается к робототехническому комплексу, который подъезжает к месту назначения и выполняет задачу: работает с электроинструментом, выполняет задачи, связанные со строительством конструкций, стыковкой элементов и так далее. Здесь мы можем, по сути, за счет таких робототехнических решений, используя весь имеющийся человеческий потенциал, выполнять задачи на Луне, находясь при этом на Земле.
— Испытывали ли вы робота-кентавра на Земле?
— Сейчас мы занимаемся разработкой технологии. В том виде, в котором робот существует сейчас, он на Луну не полетит. Мы создавали его для земных условий, из комплектующих, которые применяются на Земле. Робот создан для тренировок космонавтов и операторов, которые будут с ним работать.
Когда русский человек полетит на Луну — будет это 2030 или 2040 год, — мы должны будем приступить к созданию лунной инфраструктуры. Для этого мы должны уже иметь готовых специалистов — операторов РТК на Земле и роботов, которые были бы отправлены на Луну намного ранее.
Поэтому сейчас первый этап — это обеспечение подготовки специалистов к работе с РТК. Если мы сможем обеспечить подготовку и доказать, что человек уверенно управляет таким роботом и тот способен выполнять функциональные задачи по строительству сооружений, обслуживанию оборудования и другие функциональные задачи, тогда у нас появляется доказательная база для того, чтобы создавать роботов для работы в экстремальной среде космического пространства.
Причем робот с мобильной антропоморфной структурой — это будет один из возможных вариантов конструкции. Должны появиться мобильные роботы для транспортировки грузов, в том числе для перемещения лунного реголита. Также на Луне должны применяться манипуляционные системы, которые будут перемещать объекты или разгружать те же космические корабли, прибывающие с Земли.
Помимо прочего там должна появиться и некая комбинация робота и принтера, чтобы в космосе можно было активно использовать те же аддитивные технологии, которые мы сейчас развиваем на Земле. Робопринтеры позволят спекать лунный реголит, создавая каркасные сооружения для инфраструктуры.
Одно из направлений освоения Луны видится следующим образом: туда прилетает модуль, у которого происходит развертывание надувного купола, этот надувной купол обсыпается лунным реголитом, а робот, проезжая по лунному реголиту, производит спекание при помощи лазера, тем самым формируя ячеистую структуру. Каждый раз при проезде робота происходит наслоение, как в процессе работы классического 3D-принтера. Таким образом мы получим уже готовую инфраструктуру для проживания, научных исследований и создания каких-либо производств. Все это необходимо для того, чтобы уберечь человека от воздействия экстремальной космической среды: радиация, экстремальные температуры, вакуум, метеориты и лунная пыль.
На текущий момент мы создаем средства для обучения. Далее Центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина формирует программу, выполняет обучение специалистов, пишет нам замечания как к самому роботу, так и средствам его управления. На основе замечаний и предложений выполняется модернизация оборудования. После того как появится полное понимание, что машина может адекватно управляться с Земли — с учетом тех же временных задержек до 3–4 секунд, — мы понимаем, что есть готовая технология, которую можно и нужно применять. Тогда речь уже может идти о создании версии РТК непосредственно для работы на Луне. При этом надо четко понимать, будет ли финансироваться лунная программа, какие цели и задачи она преследует.
Что касается антропоморфного робота торсового типа на мобильной платформе, то его уже получил ЦПК и проводят испытания. В центре существует отдел, в котором установлен универсальный компьютерный стенд робототехнических систем космического назначения. Он проходил несколько этапов модернизации. На первом этапе мы сделали для стенда задающее устройство копирующего типа (ЗУКТ) и виртуальное пространство международной космической станции. Оператор может надеть ЗУКТ, подключиться к виртуальному роботу и выполнить набор технологических действий, управляя манипуляторами робота. Далее в проект был добавлен антропоморфный робот торсового типа с двумя манипуляторами. Тренировки по методике управления РТК при взаимодействии с физическими объектами станции стали реальными с имитацией обратной связи от взаимодействия. На текущем этапе к универсальному компьютерному стенду робототехнических систем был добавлен торсовый робот на мобильной платформе, с помощью которого можно отрабатывать навыки взаимодействия робота с лунной инфраструктурой.
— Вы неоднократно говорили, что на Луне потребуются машины самых разных классов. Осуществляются ли в настоящее время разработки роботов для применения в лунной программе помимо робота-кентавра?
— Космические аппараты типа "Луна-25", "Луна-26" по факту также являются РТК. Они будут работать в автономном и во внешнем режиме, будут выполнять функции от внешнего источника управления, когда им будут ставить с Земли задачу. На этих аппаратах, с каждой итерацией, появляется все больше робототехнических решений.
Сперва появляется лопатка для забора проб лунного реголита, потом появляется автономный бур. Далее, возможно, автономные аппараты в виде маленьких роботов, которые будут выезжать и выполнять инспекцию. По сути, это уже набор технологических решений с учетом робототехнических комплексов, которые будут присутствовать на поверхности Луны и уже сейчас разрабатываются и проходят испытания.
Если говорить о других комплексах по типу манипуляторов, пока для Луны они не разрабатываются. Однако есть коллективы, которые просчитывают и выполняют работы по созданию отечественных грузовых манипуляторов, которые могут работать на МКС, на будущей РОСС (Российской орбитальной служебной станции), а также в перспективе — на Луне. Космические корабли, которые будут прибывать на Луну, необходимо будет разгружать и загружать. Конечно, это можно делать и с помощью человека, но это непрактично. Конкретно каких-то действующих проектов для Луны сейчас у НПО "Андроидная техника" нет. Но есть научно-исследовательские работы, которые в текущем периоде заканчиваются научно-техническими отчетами, и в этих отчетах уже фигурирует целый набор технологических решений, которые потенциально могут применяться как в космосе, так и на Луне.
— Планируете ли вы принимать участие в разработке роботов для перспективной РОСС?
— Сейчас как раз в то время, когда формируется облик станции, РКК "Энергия" просматривает, какие робототехнические устройства необходимы и могут быть применимы для РОСС. В первую очередь, скорее всего, это будет грузовая стрела, которая будет работать с перспективным транспортным кораблем. Будут ли для РОСС создаваться антропоморфные роботы, пока сложно сказать. Думаю, это будет более понятно, когда мы завершим работы по подготовке робота "Теледроид" и проведем его испытания на МКС. Если по итогам испытаний все будет успешно и станет понятно, что данная технология имеет перспективу, то, наверное, придет время для применения таких решений для РОСС. Но и сейчас, в текущем варианте станции, робот может быть применен. Есть задачи с разгрузкой, загрузкой кораблей, которые пристыковываются через шлюзовую камеру. Кроме того, существуют потенциальные задачи для проведения работ по обслуживанию РОСС на внешней поверхности станции.
В целом, когда Россия будет создавать Лунную орбитальную станцию, внутри гермоотсеков было бы логично использовать антропоморфных роботов. Потому что лунные базы и окололунная станция будут редко посещаться человеком, человек будет подвергаться там активному космическому излучению. А если что-то произойдет на станции, к роботу можно будет подключиться и устранить нештатную ситуацию.
— Вы говорили ранее, что первый рабочий образец робота для экспериментов в космосе "Теледроид" соберут в 2024 году. Известно ли, когда "Теледроид" будет отправлен на МКС?
— По предварительной информации, в середине 2025 года. Более точно этот срок будет зависеть от того, когда мы создадим образец робототехнического комплекса. Необходимо провести очень большой объем испытаний электроники, которая туда включена. Основная часть этой электроники — наши, российские решения. Если испытания пройдут успешно, то отправка "Теледроида" на МКС может состояться ориентировочно в июле-ноябре 2025 года. А сроки подключения и проведения испытаний зависят от того, какой группе и экипажу будет поручено выполнение работ. Прежде чем экипаж отправится на МКС, он должен будет отработать управление роботом в ЦПК, на Земле.
— Стоит ли задача, чтобы "Теледроид" полностью заменил человека для работы в открытом космосе?
— Такой задачи на сегодняшний день нет. У нас все-таки пилотируемая космонавтика, и ключевой фигурой здесь является человек, который выполняет исследовательскую деятельность в космосе. Но мы должны существенно расширить возможности присутствия человека в космосе. Это ключевая идея. Подобное качественное расширение можно сделать в том числе за счет применения робототехники, когда целый ряд задач мы можем переложить на робота.
Далее, мы должны использовать низкую орбиту, на которой сейчас находится МКС, как некий плацдарм для интенсификации и увеличения количества научных исследований. Целый ряд исследований, которые должны пройти на МКС, запланированы не внутри гермоотсеков, а вне их. А что такое проведение испытаний вне гермоотсеков? Космонавт должен выйти за пределы станции. Выход длится ограниченное количество времени, максимум 8 часов. Это очень сложно физически. Мы можем использовать робота для выполнения набора ряда исследований. Еще один элемент — активная помощь космонавтам во время выполнения работ на внешней поверхности МКС, будущей РОСС и других станциях. Снижение нагрузки на человека. С помощью робота можем подготавливать рабочее место, далее выходит космонавт, выполняет конкретную задачу, и потом это рабочее место за ним убирает робот, управляемый человеком со станции или с Земли.
Также в случае, когда космонавт не может выйти в открытый космос, но надо оперативно выполнить задачу, логично использовать роботов. За счет их применения мы можем в разы сократить время на выполнение задачи. В будущем можно не то чтобы заменить человека в космосе, а прописать робототехническим системам новые задачи, которые сейчас не выполняются. Допустим, ремонт спутников. Сейчас есть ряд спутников, где необходимо заменить элементы или сделать другой мелкий ремонт. В текущем варианте эти спутники не функциональны. Но чтобы не отправлять новый спутник, а старый не оставлять бултыхаться в космосе, можно, используя робота, перехватить имеющийся неисправный аппарат, заменить часть элементов, и он дальше продолжит выполнять свои функции. Для этого нам потребуется пресловутая мелкая моторика, понадобится целый ряд технологических решений, которые [пока] присущи только человеку.
— Управление "Теледроидом" будет производиться со станции или с Земли?
— В текущем задании прописано, что управление осуществляется с МКС. Сейчас есть сложность в постоянстве связи, а для выполнения таких экспериментов это постоянство необходимо.
— Сколько времени необходимо космонавту для того, чтобы овладеть управлением робототехническим комплексом?
— На самом деле не так много. Мы с ЦПК и с ЦНИИмаш проводили целый цикл испытаний. Их результаты показали, что для того, чтобы понять и научиться делать какие-то элементарные движения, перемещения, оператору требуется от 10 до 30 минут. А дальше подключается уже его профессионализм с точки зрения того, какую функцию выполняет оператор. Если это специалист, который занимается механикой, то с помощью управления манипуляторами робота будет выполняться функционал механика.
В копирующем режиме важна обратная связь. Чтобы человек понимал, когда берет какой-то предмет, с чем именно он работает: жесткий этот предмет или нет, какой он формы. В этом плане человеку должно помогать задающее устройство копирующего типа. Когда мы закрываем глаза и берем что-то в руки, мы примерно понимаем, что это, и можем описать предмет.
Мы проводили эксперименты, их результаты были очень интересными: не все люди в принципе способны работать с такого рода системами.
— Работы над проектом антропоморфного робота Федора ведутся с 2014 года. То есть скоро проект отметит десятилетие. Как продвинулись за эти годы технологии, которые применяются в этом и других ваших изделиях?
— Сам по себе робототехнический комплекс находится в ЦПК, где производятся исследования технологии взаимодействия оператора с роботом. Центр занимается подготовкой операторов, они проводили очень много экспериментов, в которых участвовала в том числе и космонавт Анна Кикина. Также в экспериментах принимали участие Дмитрий Петелин и ряд других российских космонавтов. Под их управлением роботы обслуживали импровизированный луноход, но только пилотируемый РТК Федор. Космонавт подключался к роботу в копирующем режиме и управлял перемещением.
Помимо этого, проводилось много разных экспериментов по взаимодействию с различными объектами. И это очень значимо, есть некая преемственность, что робот Федор не стал экспонатом в музее, а с ним работают. Не знаю, останется он в ЦПК или его вернут в ЦНИИмаш, который является его владельцем, но, тем не менее, работа у коллег продолжается.
Глобальных работ по антропоморфной робототехнике мы сейчас не ведем, но тем не менее делаем от одного до трех роботов в год по специальным заказам и техническим заданиям. Недавно я проводил исследования, работая над докторской диссертацией, делал анализ тех робототехнических антропомофорных комплексов, которые появились за последние 10 лет.
Результаты показали, что в последние 1,5–2 года появилось в совокупности примерно столько же антропоморфных роботов, сколько было создано за предыдущие 30 лет. Активно проявляются американцы, гораздо сильнее проявляются китайские и другие азиатские компании, которые сейчас создают антропоморфную робототехнику.
Целый ряд технологий стали доступными как технически, так и финансово. Появилось достаточно большое количество приводов, датчиков, редукторов, оптики, возможность 3D-печати, а не фрезеровки каких-то деталей и многое другое. Цена робота стала существенно снижаться, также существенно снизился уровень входа на этот рынок. Наконец, сейчас активно развивается искусственный интеллект.
— Можно ли назвать робота Федора "отцом" машин будущего или технологии ушли слишком далеко вперед?
— Компания, которая поставляла электродвигатели из Германии, включила нас в санкционные списки в 2015–2016 годах, когда увидела, как Федор с двух рук стреляет по мишени. Это не должно было попасть на экраны, но Дмитрий Олегович Рогозин поделился этой видеозаписью, и все разошлось. На тот момент мы показывали, насколько технологичными могут быть роботы. По сути, робот может сразу видеть все поле перед собой и очень быстро координировать свои действия. Для нас это была технологическая задача.
В итоге после включения в санкционные списки мы сделали собственные решения по электродвигателям. Сейчас у нас существует линейка, насчитывающая свыше 40 размеров электродвигателей, которые мы успешно реализуем на внутреннем, и не только, рынке. Поэтому действительно можно сказать, что робот Федор является своего рода прародителем, и на этот конструктив мы опираемся в других решениях.
Помимо Федора за прошедшие 10 лет "Андроидная техника" создала более 10 робототехнических комплексов. Мы не афишировали разработки, потому что заказчик не всегда хочет этого. Есть, допустим, исследовательские институты, которые хотят заниматься искусственным интеллектом и своей целью ставят задачи создания ИИ для робота. Есть заказчики, которые заказывают роботов для специальных задач, для применения в специальных условиях. И если заказчик не хочет афишировать разработку, мы не показываем изделие. Но в целом, да, такие заказы мы выполняем. И, по факту, мы дальше будем развивать антропоморфную робототехнику, первые три-четыре итерации будут очень схожи с внутренним конструктивом робота Федора. Какие-то элементы постепенно переведем на 3D-печать, но конструктив узлов будет близок.
Почему мы сейчас сидим в кафе и к нам подходят люди-официанты, а не роботы? Потому что на момент, когда мы закончили создание Федора в 2016 году, не было возможности продолжить финансирование работ и обеспечить развитие его функционала. А это игра вдолгую: чтобы правильно развить функционал, нужно 5–10 лет. За это время мы могли бы далеко шагнуть. Частных инвесторов тогда не было, да и сейчас их нет.
— Федор уже побывал на МКС, сейчас идет подготовка к применению ваших изделий на Луне. А о машинах для освоения дальнего космоса вы уже задумываетесь?
— То, что мы не ведем эти работы, не означает, что о них не думаем. Не ведем мы их по одной простой причине: на эти работы нет заказов, нет спроса. Мы будем участвовать, если будет сформирована программа освоения дальнего космоса, появится потребность в тех или иных технических устройствах и будет соответствующий спрос на разработку робототехнических комплексов.
Если говорить о будущем, то сейчас, на этапе создания того же робота "Теледроид", по сути, мы решаем целый ряд ключевых задач. Идет процесс разработки электроники, способной работать в условиях космического полета, когда воздействует радиация, вакуум и экстремальная температура. Мы создаем механику, которая может работать в таких условиях, а также техническое зрение для космических роботов. Создаем систему управления и ведем подготовку операторов, которые будут этим заниматься. То есть сейчас идет ключевая базовая подготовка технологий, которые можно будет использовать в будущем при создании технических решений для дальнего космоса. Речь идет не только о робототехнических комплексах, но и о буксирах и других механических устройствах.
Однако мы сразу должны учитывать и закладывать то, что условия работы на низкой околоземной орбите, 300 км, и условия работы на орбите Луны имеют существенную разницу. Если мы возьмем Марс, это следующая серьезная задача, поскольку там другой радиационный фон и так далее. Проверяя сейчас эти технологии, мы уже будем понимать, насколько справимся в других точках нашей Солнечной системы.
Следующий очень важный момент — организация связи. Сейчас мы не разрабатываем связь отдельно, но при создании роботов — хотим мы того или нет — происходит формирование требований к связи, которая должна быть обеспечена для управления [роботом].
И четвертый момент — то, что мы сейчас создаем в "Теледроиде": у робота есть режим копирующего подключения, а также режим полуавтоматического управления. Когда робот будет видеть перед собой какие-то предметы, мы сможем голосом отдать ему команду взять, например, шуруповерт. И робот должен определить из всего набора, что это за инструмент, и спланировать движения манипуляторов. Мы должны обучать его так, чтобы робот мог правильно захватывать предметы. Все это будет являться основой для перспективных робототехнических устройств, которые в автономном режиме должны будут выполнять все эти действия. Но ко всему этому придется идти, это долгий процесс. Сейчас и на Земле не всегда все возможно сделать, а в дальнем космосе — сложнейшая задача. Но тем не менее мы над этим работаем, думаем, прописываем стратегию развития, чтобы все получилось. Далее все будет зависеть от технологий, которые будут использоваться для отправки космических аппаратов в дальний космос.
Я считаю, сейчас однозначно необходимо работать над освоением Луны. В первую очередь это геополитический вопрос. С точки зрения основных наших геополитических противников, у которых есть программы освоения Луны, в которых четко прописаны планы по созданию лунных баз. Самая невероятная точка наблюдения за Землей и находится на Луне, откуда можно прослушивать все что угодно, просматривать.
Кроме того, Луна является перевалочной площадкой для обеспечения будущих дальних миссий. Добраться до Луны — сложная задача, но добраться до Марса будет в разы сложнее. Но будет проще, если мы сделаем на Луне некую стартово-посадочную площадку, куда с Земли смогут прилетать модули, разгружаться и там же производить подготовку к дальним миссиям. Луна будет таким, можно сказать, космодромом. У России уже есть Плесецк, Байконур, Восточный, а это будет космодром Луна.
