РОБОТОТЕХНИКА

КОСМИЧЕСКИЕ РОБОТЫ

Были проведены исследования проектов роботов разового применения и дистанционно управляемых манипуляторов, предна­значенных для выполнения работ вне космического корабля при отсутствии челночных систем, которые могут перевозить ремон­тников к спутникам, находящимся на орбите. Возможность соз­дания дистанционно управляемых космических роботов была быстро реализована; действительно, уже «Сервейор-3», осуществив­ший беспилотный лунный полет, был оснащен «копателем», управ­ляемым с Земли. Оказалось возможным собрать образцы лунной породы и уложить их с отклонением в пределах 6 мм от требуемой 122 позиции. Однако потенциальная ценность такого дистанционного манипулирования была практически продемонстрована в январе 3968 г. «Сервейором-7», когда копатель был использован для устранения неожиданно возникшей на Луне неисправности одного из приборов.

В Аргонской национальной лаборатории обнаружили, что оператор, «сняв пиджак» и используя копирующий манипулятор, способен на то же, что и оператор, находящийся в космосе. В обоих случаях для выполнения задания требуется в три раза больше времени, чем если бы оно выполнялось непосредственно рукой человека. Дистанционные манипуляторы были предложены для любых космических применений, где есть опасность для людей либо требуется выносливость, где получается выигрыш в стои­мости и массе, или просто повышается вероятность успеха. Такие дистанционные манипуляторы были названы андроидальными телеоператорами, или, для краткости, андроидами, но хочется надеяться, что термин «андроид» не получит широкого распро­странения, поскольку он имеет весьма специальное и вполне опре­деленное значение.

У космического манипулятора, предлагаемого в настоящее время, семь движений: одно для захватывания, три переносных и три угловых. У манипулятора «Сервейора» —четыре движения, каждое с шаговым управлением с Земли. Единственной формой обратной связи к оператору является неподвижное изображение, на обработку которого затрачивается около 1 мин. Управление поэтому очень замедленное. Обычно манипуляторы двустороннего действия, т. е. имеющие обратную связь к оператору, приводят к затратам приблизительно в 3—10 раз большего времени на выполнение задания, чем при работе вручную, в то время как манипуляторам одностороннего действия — без обратной связи — требуется примерно в 30—100 раз больше времени на выполнение этого же задания. Однако за обратную связь приходится распла­чиваться дополнительной массой около 45 кг.

Исследования привели к предварительному проекту стандар­тизованного электрического космического манипулятора общего назначения для использования при полетах как с экипажем, так и без него. Обычно такой летательный аппарат должен произвести стыковку со спутником, чтобы передать груз, открыть люки, за­менить электронные модули спутника и отстыковаться от него после проверки системы. От этого аппарата требуется выполнять такую работу по меньшей мере Юраз в два года. Он должен удер­живать максимальное сжатие в течение 30 с, не допуская превыше­ния температуры в 100° С. Время задержки в передаче сигналов управления должно быть между 0,24 и 1,0 с. Исследования по­казывают, что такие требования выполнимы.

Конструкция, опубликованная в конце 1969 г., содержала две руки, по одной с каждой стороны телевизионной камеры. Общая масса летательного аппарата, включая топливо, составляла

почти 450 кг; при этом номинальная мощность и пиковая мощ­ность были соответственно 200 и 1000 Вт. Кроме того, на аппарате могла устанавливаться камера крупного плана на полужестком креплении. Подобные исследования приближают время, когда мы будем готовы послать в космос настоящих роботов, которые будут передавать нам информацию, но уже без непосредственного управления каждым их движением.

Наличие задержек управления делает совершенно очевидной необходимость создания именно такого полунезависимого робота, который выполняет общие команды и не требует поэлементного управления.

Для тех случаев, когда имеется задержка между действиями человека-оператора и управляемого устройства, например при нахождении последнего в космосе или на другой планете, была предложена [68] грубая оценка времени Тс, необходимого для выполнения задания:

ГС=1,6Г0 +771,65,

где То — время, затрачиваемое при отсутствии задержки; Т3 — время задержки.

Следовательно, при управлении с Земли манипулятором, на­ходящимся на околоземной орбите, при задержке 0,75 с время выполнения задания удваивается.

Представляется, что в дальнейшем «оператор» будет устанав­ливать подзадачи для космического робота и не будет необходи­мости в непосредственном управлении [71—74]. Шеридан и Феррел исследовали эту проблему путем моделирования, исполь­зуя копирующий манипулятор модели 8 фирмы AMF с при­водом на шаговых двигателях и управлением от расширен­ной ЭВМ PDP8. Человек устанавливает подцели и процедурные ограничения, а остальную работу робот выполняет автоматиче­ски, преодолевая таким образом трудности, связанные с задерж­ками в передаче информации.

Мало освещенное в печати, но весьма значительное ро­бототехническое «мастерство» продемонстрировала советская «Луна-20», которая прилунилась, пробурила грунт и собрала в сферическую капсулу образцы лунного грунта, а затем верну­лась на Землю и приземлилась в буран в Казахстане — все это совершенно без участия человека [95—123].