Майкл Джордан? Мохаммед Али? Джо Монтана? Садитесь, вы неправы. Самый удивительный атлет в мире работает на НАСА. Встречайте — гигантский, шестиногий, искусно владеющий инструментами робот, который способен прыгать по астероидам. Тайгер Вудс отдыхает…
Робот, которого вы видите на видео, является полумасштабной моделью средства передвижения, которое НАСА собирается использовать в ходе пилотируемых полетов на Луну. Мы видим его вполовину полного роста. Его «рост» составляет тринадцать футов (около 4 м) в высоту.
На видео на нем ничего нет, однако когда он будет запущен в полет, к его «спине» будет прикреплена полезная нагрузка. Он должен нести на себе около тонны инструментов и механизмов, и даже предоставлять место для размещения временного экипажа численностью один или два человека. Этот робот представляет собой результат модернизации лунного вездехода, это — роботизированный насекомоподобный «большой брат», помогающий решать любые проблемы и имеющий невероятные возможности.
Колеса «Атлета» (аппарат носит именно такое название – Athlete) предназначены для использования на мягком грунте, что означает нормальную, находящуюся в твердой фазе, не слишком скалистую лунную пыль. Обычно средство передвижения такого размера и веса (он весит больше 5 000 фунтов (2 тонны) и может нести полезную нагрузку более 32 000 фунтов (12 тонн) … хорошо, земных фунтов) нуждалось бы в больших колесах с толстыми шинами, чтобы противодействовать оседанию в мягкий песок, а также для возможности форсирования больших препятствий. Но большие колеса нуждаются в больших двигателях, которые требуют большего веса, большей мощности и связаны с множеством других поводов для головной боли.
Инженеры, которые проектировали Athlete, обошли эту проблему. Буквально. При наличии колес на «конечностях» (звеньях) с шарнирными соединениями, он способен переступать через большие камни или вытягивать самого себя из мягкого песка. Это означает, что он может иметь колеса меньшего диаметра и менее мощные двигатели, что делает его более «проворным». Звенья, с помощью которых робот движется, при этом являются звеньями, которые также выполняют довольно мелкую работу, такую, как бурение и взятие образцов грунта. Двигатели, вращающие колеса, являются при этом и двигателями, которые приводят в действие инструменты. Гениально! Или, возможно, более точно: достижение науки!
Инструменты (все они подвешиваются по краям средства передвижения и являются сменными), прикрепляются к манипуляторам робота с помощью стандартного полудюймового квадратного хвостовика, точно так же, как это обычно применяется в качественно сделанном, прочном устройстве с трещоточной защёлкой. Инструмент, который вы видите на видео, представляет собой шнековый бур-штангу противоположного вращения. Поскольку буры вращаются в противоположные стороны, это эффективно уравновешивает любой вращающий момент на манипуляторе и, что еще более важно, — на транспортном средстве.
Когда гравитация является слабой, усилие бурения на манипуляторе «Атлета» может отбросить его корпус, как тряпичную куклу. Например, на астероиде, где почти нет никакой гравитации, «Атлет» может использовать два из этих устройств буров, один за другим внедряя их в грунт, а затем вынимая, по существу «шагая» по поверхности. Другие инструменты, в настоящее время входящие в комплектацию, включают в себя бурильные головки, зажимы и ковшовые устройства.
Невероятное зрелище. Когда включается испытательный стенд для отладки работы в условиях низкой гравитации, этот монстр взлетает прямо над вашей головой, и вы теряете способность связно излагать свои мысли.
Гравитация на Луне намного слабее, чем на Земле — и почти отсутствует на астероидах. Чтобы проверить, как «Атлет» проявит себя в реальных ситуациях, НАСА построила ряд домкратов с компьютерным управлением, которые могут эффективно моделировать микрогравитацию. Когда испытательный стенд находится в работе, видно, как вездеход подпрыгивает и приземляется. Также можно увидеть, как он мог бы маневрировать, летая над поверхностью с использованием слабых реактивных струй от крошечных ракетных двигателей.
Все это реализуется с использованием системы 3D-видения. «АТЛЕТ» — это настоящий «суперпаук» (у него шесть ног, насколько я знаю. Или, может быть, мне это показалось в пылу борьбы?). Мало того, что у него множество глаз, но все глаза имеют пары, что реализует, возможно, единственный полезный вариант применения 3D-видения из всех существующих. Все камеры — камеры управления перемещением, камеры системы безопасности (haz-cam) и камеры слежения за инструментом — являются стереоскопическими. Когда вы перемещаетесь в чужом мире, двух измерений будет недостаточно. Вам потребуется восприятие глубины. Вы должны видеть мир так, как будто сами стоите в нем.
Вы можете подумать, что все это настолько сложно, что управлять им будет невозможно, если только не окончить Массачусетский технологический институт. И вы будете неправы. Нанесите визит в исследовательскую группу Conductor Project. Здесь работают с интуитивно понятными естественными интерфейсами сложных автоматизированных систем. Работа этих людей заключается в следующем: взять что-нибудь, относящееся к вопросам сложного технического характера, и перевести его на человеческий язык. Помните те невероятные места исследования Марса, которые мы представляли на прошлой неделе, заставившие вас почувствовать, как будто вы сами побывали на поверхности Красной планеты? Так вот, это было сделано ими.
На видео вы видите, как происходит управление «Атлетом» с помощью системы Xbox Kinect в режиме моделирования. Очевидно, «Атлет» не сможет двигаться с такой скоростью, как это делается при моделировании. Ну и какой в этом смысл? Дело в том, что это позволяет инженерам и ученым НАСА получить более широкую картину о работе робота, и это чрезвычайно полезно при планировании полета и выборе цели. Любой ученый, даже без соответствующей подготовки, может войти внутрь иммерсивного (обеспечивающего полный эффект присутствия) экрана с углом обзора 270 градусов (или использовать только телевизионный сигнал, который вы видите на видео), и управлять «Атлетом». Хотите, чтобы он поехал вперед? Тогда сами шагайте вместе. Хотите повернуть влево или вправо? Подвигайте плечами. Переключиться в режим работы манипуляторов? Достаточно только поднять руки. Я решил попробовать и смог овладеть управлением аппаратом буквально за считанные секунды, хотя он не смог оценить по достоинству мои танцевальные движения в стиле брейк (нет, на видео этих злодейств вы не увидите).
Xbox не является единственным любимчиком НАСА. Каждый год НАСА отвозит некоторые из своих конструкций в пустыни Аризоны для совершения «вылазки» под названием «Крысы пустыни», таким образом, инженеры могут проверить свои системы в неблагоприятных условиях. За время выполнения программы «Крысы пустыни» в 2010 г «Атлет» проехал 60 километров, при этом управление почти полностью выполнялось с помощью Nintendo Wii.
Группа Conductor также работает над способами управления системой НАСА Robonaut или «робонавт» (в настоящее время находящейся на Международной космической станции). Идея состоит в том, что чем более интуитивно понятными становятся средства управления, тем больше астронавт сможет сосредоточиться на выполняемых задачах, вместо того, чтобы возиться с разными кнопками. Поскольку эти системы становятся все более умными, мы сможем достигать большего с меньшим риском, за меньшее время и при этом дешевле. Как рассказал Виктор Луо (Victor Luo), технический руководитель проекта Conductor, астронавту требуется приблизительно четыре часа, чтобы подготовиться к выходу в космос или к EVA (работе вне космического корабля). «Робонавту» не придется волноваться об обеспечении дыхания, замерзании или воздействии излучения, поэтому, если он сможет стать столь же ловким, как астронавт, НАСА сможет сэкономить массу времени и нервных клеток.
Нам пришлось вовсю крутить головами, чтобы проследить за тем, где приземлится «Атлет». Можно ли считать, что этот аппарат — своего рода пикап будущего? Если все наши внуки будут жить в лунных колониях, предложит ли им «Тойота» что-либо, имеющее возможность конкурировать с ним? Если ответ положительный, я добровольно предлагаю себя в качестве водителя-испытателя №1.
[ Регистрация | Вход ]