سيساعد روبوت أستروبي رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية

هذه الروبوتات الثلاثة هي أسلاف أستروبي. لقد خضعوا لبعض الاختبارات في محطة الفضاء الدولية ، لكن

وكالة ناسا لم تستخدم الروبوتات في محطة الفضاء الدولية منذ عام 2006. لأكثر من 10 سنوات ، تم اختبار أنظمة مختلفة في محطة الفضاء الدولية. كان أحد أكثر المشاريع غرابة يسمى SPHERES (التزامن الموضع المتزامن ، Engage ، Re-Orient ، التجريبي الأقمار الصناعية). كجزء من هذا المشروع ، اختبرت وكالة ناسا ثلاثي الروبوتات التي أمضت أكثر من 600 ساعة في المحطة. خلال هذا الوقت ، كان المهندسون والعلماء قادرين على إجراء عدد كبير من التجارب ، بما في ذلك تفاعل الروبوتات في التشغيل المستقل ورسم الخرائط والملاحة. في الوقت نفسه ، لم يتم تصميم هذه الروبوتات للقيام بأي عمل عملي يمكن أن يساعد رواد الفضاء.

لقد حان الوقت الآن لجيل جديد من الروبوتات التي يمكنها بالفعل تقديم مساعدة مباشرة للأشخاص على متن محطة الفضاء الدولية. مثل هذا الروبوت هو أستروبي . يمكنه أن يشارك في المهام الروتينية من رواد الفضاء ، بما في ذلك تحليل جودة الهواء ، وتحديد مستويات الضوضاء ونقل الأصوات من محطة عبر ميكروفون وكاميرا. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز الروبوت مع ماسح ضوئي RFID ، ويمكنه استخدام بعض الأدوات ، والعمل معها باستخدام معالج صغير.

في الخريف ، أظهرت وكالة ناسا قدرات الروبوت الخاص بها في أحد مراكز البحوث التابعة لناسا . لا تبدو مثيرة للإعجاب لقدراتها. في الواقع ، الروبوت عبارة عن مكعب بطول 32 سم. يتكون الجسم من مادة مرنة. يوجد في الداخل نظام تفاعلي مصغر يسمح للروبوت بالتحرك. بالإضافة إلى ذلك ، يتم وضع عدد كبير من المستشعرات وأنظمة التحكم وشاشة تعمل باللمس والعديد من الموصلات المجانية الإضافية لإضافة أجهزة متنوعة ، بما في ذلك ذراع المعالج أعلاه.

من أجل اختبار قدرات النظام التفاعلي للروبوت ، تم وضع Astrobee على رصيف يشبه زلاجة. هذه الزلاجات ، بدورها ، تقع على أحد وجوه مكعب الجرانيت الناعم. باستخدام نفاثة مضغوطة من ثاني أكسيد الكربون المضغوط ، ينزلق النظام بسهولة على السطح. بفضل هذا ، يمكن للمطورين اختبار أنظمة التنقل والتفاعل ، وتعديل العناصر المختلفة إذا لزم الأمر. في الفضاء ، سوف يرتفع الروبوت في انعدام الجاذبية بدون زلاجات ، ويتحرك بسبب الدفع النفاث.

يدعي مطورو وكالة ناسا أن Astrobee ليس الجيل التالي من روبوتات SPHERE. في الواقع ، هذه منصة جديدة تمامًا ، تم تجميعها من الصفر ومصممة للتشغيل المستقل على محطة الفضاء الدولية. أحد أكثر الإضافات الملحوظة هو نظام الدفع النفاث. "يبدأ" من التيار الكهربائي ، ويمكن شحن الروبوت في رصيفه. على سبيل المثال ، عرفت روبوتات أسفير كيفية التحرك بحركة نفاثة ، لكنهم اعتمدوا على شحن بطارياتهم. كما ذكر أعلاه ، عند إضافة عناصر إضافية إلى تصميم الروبوت ، يصبح أكثر وظيفية. يمكن استبدال الوحدات بأخرى ، مع استبدال وظيفة بأخرى إذا لزم الأمر.

يمكن أن يسمى الفرق بين الروبوت الجديد وأسلافه حقيقة أن أسفير كان يعتمد بشكل كامل في الحركة على "الشحنة" المتاحة لثاني أكسيد الكربون. كان يعتقد أنه يمكنهم العمل ليس فقط داخل المحطة ، ولكن أيضًا في الخارج. وبهذا المعنى ، فإن أستروبي تختلف عن "زملائها". يمكن أن تتحرك في انعدام الجاذبية فقط إذا كانت في الغلاف الجوي. لا يمتلك الروبوت شحنة من ثاني أكسيد الكربون ، لذلك يستخدم نظامه التفاعلي هواء المحطة. أي أنها لا تستطيع الانتقال خارج محطة الفضاء الدولية.

يلتقط نظام التحكم في الكمبيوتر للروبوت ويلقي الهواء في الاتجاه المعاكس للطريق المقصود. يمكن أن تتحرك Astrobee في أي اتجاه.


تُظهر الصورة إحدى وحدات الدفع النفاثة لأستروبي.

خلف الجدار الواقي لأحد وجوه المكعب توجد مروحة تسحب في الهواء. هناك عناصر أخرى مماثلة. تم تصميم حركتهم لتقليل القوى الجيروسكوبية. يعمل هذا النظام باستمرار ، مما يخلق جيبًا من الهواء المضغوط داخل الروبوت. الهواء ، إذا لزم الأمر ، يتم إخراج حركة النظام من فوهات خاصة. تقع على جميع وجوه Astrobee. إذا كانت الفوهات مغلقة ، فلن يتحرك الروبوت. فتح الفوهة يعني إطلاق الهواء المضغوط والحركة في الاتجاه المعاكس.

في المجموع ، قدم المطورون 12 فوهة ، يتم وضعها في ترتيب خاص. إذا كنت تستخدم فوهة واحدة فقط لكل وحدة زمنية ، فسوف يتحرك المكعب في انعدام الجاذبية بشكل عشوائي. إدارتها ستكون صعبة للغاية. ولكن إذا كنت تعمل على الفور مع زوج من الفوهات ، فسوف يتحرك المكعب بطريقة متوازنة.

من الواضح أن وجود نظام يتحرك بنفث من الهواء في مساحة مغلقة من الهواء يتطلب تطوير إجراءات أمان خاصة. إذا لزم الأمر ، يمكن لأي من رواد الفضاء التقاط المكعب ونقله إلى مكان آمن. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جسم الروبوت مغطى بمواد ناعمة ، مما يقلل من الضرر المحتمل من تأثير الروبوت على أي عنصر هش (شاشة الكمبيوتر المحمول ، وما إلى ذلك).

أما كؤوس المحطة فلا داعي للخوف عليهم. تتكون من أربع طبقات من الزجاج. طبقتان عبارة عن نظارات متينة مغطاة بطبقتين أخريين من نوع آخر من الزجاج. الآن تحتاج وكالة ناسا أن تثبت أنه لن يتمكن الروبوت تحت أي ظرف من الظروف من اختراق إحدى الطبقات.

بالإضافة إلى ذلك ، قدم المطورون عند إنشاء Astrobee سلامتها الكاملة. وبعبارة أخرى ، إذا كان برنامج النظام "مجنونًا" ، فيجب ألا يتسبب النظام بأكمله ككل في حدوث تلف خطير للمحطة. على سبيل المثال ، قد يؤدي خلل في البرنامج إلى تسريع الروبوت قدر الإمكان وتمرير حوالي 20 مترًا في هذا الوضع (أقصى مسافة في خط مستقيم إلى محطة الفضاء الدولية). في هذه الحالة ، يجب أن تتأكد من أنه عندما تضغط على أي عنصر من عناصر المحطة (نفس النافذة) ، فلن يتسبب ذلك في أضرار خطيرة.

بين العناصر الفردية لنظام الدفع النفاث للروبوت ، هناك عدد كبير من أجهزة الاستشعار والمعدات الأخرى التي يحتاجها الروبوت للتشغيل المستقل. على وجه الخصوص ، يمكنه التعامل مع حركة البضائع. تم تصميم العديد من وجوه الروبوت للعمل مع الأحمال. نظرًا لوجود نظام التقاط الأشياء ، يمكن للروبوت نقله من أحد طرفي المحطة إلى الطرف الآخر.

يتكون نظام الكمبيوتر للروبوت من ثلاثة مستويات: منخفضة ومتوسطة وعالية. المستويات المتوسطة والعالية متطابقة تقريبًا ، باستثناء أن المستوى المتوسط ​​يعتمد على Linux وهو مسؤول عن معظم وظائف الروبوت. لكن المستوى الأعلى يعمل على أساس Android وهو مسؤول عن العمل مع البضائع ونقلها من نقطة إلى أخرى. هذا المستوى ، وفقًا للمطورين ، ليس معقدًا للغاية ، لذلك يمكنك كتابة تطبيقات لنظام Android له ، مما يوسع وظائف النظام.

أما بالنسبة لأجهزة الاستشعار ، فإن جهاز Astrobee يحتوي على كاميرا ملاحة رئيسية مع مجال رؤية 116 درجة. بالإضافة إلى ذلك ، قدم المطورون وجود كاميرا عالية الدقة مع تركيز تلقائي ، وهي قادرة على نقل المعلومات من محطة الفضاء الدولية إلى الأرض في الوقت الحقيقي. تتيح كاميرا CamBoard Pico Flexx للجهاز اكتشاف العوائق من مسافة 4 أمتار. ويحدد كاشف بصري آخر سرعة الجهاز. إذا كانت السرعة عالية جدًا ، يتم إيقاف تشغيل عدد من المحركات لتقليلها.

واحدة من مزايا Astrobee هي أن الروبوت قادر على التحرك بشكل مستقل حول ISS (في كل مكان باستثناء الجزء الروسي). هذا إنجاز هام للمهندسين والعلماء ، حيث يوجد داخل محطة الفضاء الدولية مساحة مجزأة ، والتنقل هناك للحصول على الروبوت ليس بهذه البساطة. ومع ذلك ، يتم تنظيمه بشكل عقلاني للغاية ، لذلك لا يحتاج الروبوت إلى "الضغط" كثيرًا على التنقل في الأقسام المختلفة. توجد في ذاكرة الروبوت خريطة رئيسية ، بحيث يمكن للروبوت أن يفهم مكان وجوده في إطار واحد من البيئة.

لكن التفاعل مع الناس أثناء الحركة مهمة أكثر صعوبة. يتحرك الناس بشكل أو بآخر بشكل غير متوقع ، ويجب ألا يصطدم الروبوت معهم أثناء عملية النقل. في عملية العمل على Astrobee ، تم حل هذه المشكلة أيضًا. بالمناسبة ، يمكن تعطيل الوضع المستقل للروبوت والتحكم فيه عن بعد.

تم تصميم محطة لرسو السفن للروبوت لشحن بطاريات الجهاز وأخذ بيانات القياس عن بُعد.

كما ذكر أعلاه ، لإجراء عدد من العمليات للروبوت ، تم إنشاء معالج ، تم طباعته على طابعة ثلاثية الأبعاد. في معظم الأحيان يكون المعالج في حالة مطوية ، ولكن إذا لزم الأمر ، يمكن أن يتحلل. باستخدام الكاميرا ، يتعرف الروبوت على الأشياء التي يمكن الوصول إليها والتي يمكنه تحريكها. أيضا ، وبمساعدة المناور ، فإن Astrobee قادر على التحرك حول المحطة. في هذه الحالة ، يمكنك توفير طاقة البطارية. إذا كنت تستخدم المعالج فقط ، وقمت بإيقاف تشغيل النظام التفاعلي ، فسيتم تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 80٪.

إن "المخلب" الموجود في نهاية المتلاعب موثوق به تمامًا - إذا تم إصلاح الروبوت بمساعدته ، ولكنه لن يتمكن من الانكسار. ولكن مع ذلك ، إذا لزم الأمر ، يمكن لرواد الفضاء إزالة الروبوت ، يتم توفير قوة الضغط بشكل خاص على هذا المستوى بحيث يمكن للشخص أن يأخذ بسهولة حتى روبوت ثابت إذا حدث خطأ ما.

فلماذا هو مطلوب؟

المهمة الرئيسية للروبوت هي مساعدة رواد الفضاء في أداء عدد من المهام الروتينية. بغض النظر عما إذا كان الروبوت سيعمل دون اتصال أو سيتم التحكم فيه عن بعد ، فيجب أن يكون قادرًا على استبدال شخص. على سبيل المثال ، قم بتثبيت كاميرا الفيديو ، ومراقبة سلوك العناصر المختلفة داخل المحطة ، ومراقبة تشغيل المحطة ، ومراقبة جودة الهواء. على وجه الخصوص ، من المهم للغاية تحديد مستوى تركيز ثاني أكسيد الكربون. غالبًا ما يتم هذا التحليل ، لكن رواد الفضاء لا يحبون هذا الإجراء الرتيب. لكن الروبوت يمكن أن يحل محل الشخص في هذا ، ويحلل الهواء كلما كان ذلك ضروريًا.


تقديم مظهر النموذج النهائي للروبوت

هذا العام ، لن يعمل الروبوت في محطة الفضاء الدولية. تدعي وكالة ناسا إطلاق محطتها في السنة المالية 2018. سيتم إرسال ثلاثة من هذه الروبوتات دفعة واحدة. سيقوم اثنان بالمهام الرئيسية ، والثالث بمثابة ملحق. إذا تعطلت أي من الروبوتات المرسلة ، فيمكن استبدالها.

قبل وصول هذه الروبوتات إلى محطة الفضاء الدولية ، ستتم إزالة أسلافها ، أسفير ، بالفعل. في الماضي ، أظهرت الأجهزة نفسها بشكل جيد ، وساعدت البيانات التي جمعتها العلماء بشكل كبير في تطوير جيل جديد من الروبوتات. يمكن لروبوت واحد أن يخفف بشكل كبير أعضاء فريق محطة الفضاء الدولية ، وستقوم ثلاثة من هذه الروبوتات بإزالة بعض واجبات رواد الفضاء الصغار ، ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً.

Source: https://habr.com/ru/post/ar401509/