Robonaut ist seit einigen Jahren gebrochen und kehrt schließlich nach Hause zurück

Das mysteriöse Problem mit Eisen erlaubte Robonaut seit 2015 nicht mehr, an der ISS zu arbeiten, und so beschlossen sie, sie zur Reparatur auf die Erde zurückzubringen

Im Februar 2011 startete die NASA das Robonaut-2- Projekt auf der Internationalen Raumstation. Dies war eine großartige Leistung für das NASA-Roboterteam im Lyndon Johnson Space Center in Houston. Es gab andere Roboter im Weltraum, aber der Robonaut war der erste humanoide Roboter, der über die Erde hinausging. An Bord der ISS sollte der Roboter auf Augenhöhe mit den Astronauten arbeiten und einige der langweiligsten und sich wiederholenden Aufgaben ausführen, was viel Zeit in Anspruch nehmen würde, die die Leute an Bord für Wissenschaft und Entdeckungen aufwenden könnten.



Für eine Weile lief alles gut. Der Roboter wurde ausgepackt, vom Schutzschaum befreit und im Labormodul Destiny installiert. Es wurde im August 2011 zum ersten Mal eingeschaltet und übte bereits 2012 die Arbeit mit Schaltern und das Reinigen von Handläufen, die von der Erde aus ferngesteuert wurden. Ungefähr einmal im Monat stellten die Astronauten den Robonauten auf und er war mehrere Stunden hintereinander mit Forschungsaufgaben beschäftigt, um sich von einem Pilotprojekt in einen nützlichen Helfer für die Pflege eines menschlichen Raumfahrzeugs zu verwandeln. Robonaut startete sogar ein Twitter: "Schau, ich bin im Weltraum!"


2014 beschloss die NASA jedoch, ein komplexes und riskantes Upgrade durchzuführen. Der Robonaut war ein Torso mit zwei Armen und einem Kopf, und jetzt wollte die NASA ein Paar Beine hinzufügen. Die Idee war, mehr Mobilität innerhalb der Station zu schaffen. Längliche, sich drehende Beine würden fast wie ein zweites Paar Hände funktionieren und es dem Roboter ermöglichen, sich um die Station zu bewegen und sich an den Handläufen festzuhalten - dies würde seine Fähigkeiten ernsthaft verbessern.

Bei der Aktualisierung der Ausrüstung ist jedoch ein Fehler aufgetreten, und wiederholte Versuche, das hartnäckige Problem zu beheben, waren erfolglos. In den letzten Jahren hat der Robonaut praktisch nicht funktioniert, und Berichte der ISS, die der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen, zeigen, dass der Roboter zuletzt im Dezember 2013 an einer umfassenden Forschungsarbeit beteiligt war. Diese Woche gab die NASA bekannt, dass sie Robonaut zurück auf die Erde bringen würde, um das Problem zu beheben.


Robonaut an seiner Taskleiste im Januar 2013

Die Entscheidung, Robonaut mobil zu machen, war Teil des langfristigen Plans der NASA. Zunächst wollte die Agentur die Arbeit von Robonaut in drei Phasen unterteilen . Die erste Phase ist der stationäre Betrieb und wurde bis Ende 2013 erfolgreich abgeschlossen, als der Robonaut nur einen Torso verwendete. Phase 2 wurde als „Mobilität im Landverkehr“ bezeichnet. Für sie musste Robonaut eine Bewegungsmethode innerhalb der ISS organisieren, die Beine erforderte. Diese Beine sollten auch die Grundlage für die dritte Phase der „externen Transportmobilität“ sein, die das Arbeiten in einem Vakuum außerhalb der Station umfassen würde, obwohl ein solches Szenario eine noch ernsthaftere Aufrüstung der Roboterausrüstung erfordern würde.

"Das Raumstationsprogramm war daran interessiert, unsere Fähigkeiten zu erweitern", sagte Julia Badger , Projektmanagerin der NASA, Robonaut. „Wenn wir uns bewegen könnten, könnten wir uns um die Logistik kümmern, Filter reinigen und Reparaturen durchführen. Bewegung war die nächste Chance, die wir entwickeln und testen konnten. “


Beine eines Robonauten drehen

Das Hinzufügen neuer Beine zum Robonaut war jedoch etwas schwieriger, als sie nur zur ISS zu schicken und an seinen Oberkörper zu schrauben. Die Installation der Beine würde eine wesentliche Aufrüstung eines wesentlichen Teils der Schlüsselausrüstung von Robonaut erfordern, einschließlich der Installation neuer Computer und der Verkabelung neuer Verbindungen für die Fußschnittstelle vom Hauptsignalprozessor des Roboters, ganz zu schweigen vom komplexen mechanischen Montageprozess. Um die Sache zu verkomplizieren, war der Robonaut ursprünglich für die Erforschung der Erde gedacht. "Der Robonaut wurde überhaupt nicht so konstruiert, dass er von Astronauten gewartet werden kann", sagte Badger. "Er sollte ein Laborroboter sein, und wir haben gerade die Gelegenheit genutzt, ihn ins All zu schicken."

Selbst für die NASA war eine solche Fußerneuerung eine schwierige Aufgabe. Auf die Frage, ob das Team sicher sei, dass dies alles funktionieren würde, sagte Badger: „Ich weiß mit Sicherheit, dass wir uns nicht sicher waren. Das gesamte ISS-Projekt hat damit zu tun, etwas Neues auszuprobieren. Wir haben also viel aus der Entwicklung dieser Verfahren gelernt und nachdem die Astronauten diese komplexe Operation durchlaufen haben. “ Sie fügte hinzu, dass die Teammitglieder „hervorragende Arbeit geleistet haben“ und dass das Problem mit dem Roboter nicht mit den Aktionen der Astronauten zusammenhängt, sondern ausschließlich aus der Komplexität der Ausrüstung resultiert.

Die NASA erwartete, dass die Aufrüstung der Beine, für die das Entwicklungsteam des Robonaut 14 Stunden auf der Erde benötigte, für die Astronauten etwa 20 Stunden dauern würde. Infolgedessen dauerte es 40 Stunden. Die Arbeiten wurden am 16. Juli 2014 begonnen und am 28. August abgeschlossen.


Astronaut Steve Swanson mit Robonaut im Jahr 2014 nach der Installation der Beine

Und fast sofort stellte das Robonaut-Team vom Space Center fest, dass etwas schief gelaufen war. Am 29. August war der Roboter teilweise an die Stromversorgung angeschlossen, erhielt jedoch keine Telemetriedaten am Boden. Kurz danach wurde ein schlechter Drahtkontakt behoben und der Roboter bestand Zwischenprüfungen, aber während der nächsten Ausführung der Aufgabe am 17. Dezember (das erste Mal, dass der Roboter den Motor einschaltete) funktionierten die Beine nicht.

Von Januar bis August 2015 waren Astronauten und Besatzungen vor Ort mit unvorhersehbarem Verhalten des Geräts konfrontiert, einschließlich Sensorausfall, Kommunikationsausfall und ständigen Prozessorhängen. Bis September deutete die fortgesetzte Fehlerbehebung darauf hin, dass das Problem in der Leistung der Robonaut-Prozessoren lag. "Während des Betriebs des Geräts konnte es zu einem Verlust der Prozessorleistung kommen, und im Laufe der Zeit verschlechterte sich die Situation ständig", sagte Badger. - Durch den Einschaltzyklus konnten Sie die Stromversorgung wieder herstellen, jedoch nicht lange. Das Problem war, dass wir es aufgrund von Stromausfällen manchmal wieder einschalten konnten und manchmal einfach abgehackt wurden, sodass wir den erhaltenen Daten nicht vertrauen konnten - all dies war sehr verwirrend. "

Tägliche Berichte der ISS ermöglichen es uns, aus den Augenwinkeln zu sehen, wie viel die Astronauten und das Robonautenteam auf der Erde gelitten haben, um zu verstehen, was mit dem Roboter nicht stimmt. Bis 2016 schien der Robonaut zerlegt und einfach in Teilen analysiert worden zu sein.

Der Astronaut Tim Copra hat eine Kamera aufgestellt, die ein Video von Robonauts Arbeit aufnehmen soll. Er benutzte ein Oszilloskop, ein Multimeter und eine Stromsonde, um dem Team auf der Erde zu helfen, nach der Ursache der Probleme zu suchen, indem er die Steuerungskarte abtrennte und den Roboter ohne diese Karte mit Strom versorgte. Die heute gesammelten Daten werden vor Ort analysiert, um die Ursachen für einen Stromausfall zu ermitteln.
Auszug aus den Tagesberichten der ISS vom 23.03.2016

Die beiden Controller-Karten, von denen das Space Center-Team vermutete, dass sie versagt hatten, wurden zur Überprüfung sogar wieder auf die Erde gesenkt. Nach dem Einchecken im Labor stellte sich jedoch heraus, dass die Karten in Ordnung waren, und die Suche nach Korrekturen wurde fortgesetzt. Das Team überprüfte und überprüfte alles, einschließlich der Kabel außerhalb des Roboters:

Das Team führte im Fall von Robonaut eine Fehlerbehebung durch. Frühere Suchen sprachen über die Möglichkeit von Problemen mit zwei Karten, die auf den Boden zurückgebracht und überprüft wurden. Dann wurden sie ausgewiesen und während der heutigen Arbeit erhielt das Team beim ersten Start eine gute Antwort von Robonaut. Die Kontrollleuchten entsprachen dem normalen Betrieb. Bei der Verengung des Suchkreises wurden verschiedene Stromversorgungszyklen getestet, um die Ursachen für einen Stromausfall zu ermitteln. Infolgedessen hat das Team mehrere Kabel saniert. Die Karten wurden nicht aus dem CPC1-Gehäuse entfernt, und alle Kabel wurden angeschlossen. Die Teams planen, die Ergebnisse zu analysieren, um einen Plan für weitere Maßnahmen zu entwickeln.
Auszug aus den Tagesberichten der ISS vom 02.01.2017

Es mag unerwartet erscheinen, dass die Robotik-Experten der NASA das Problem nicht identifizieren und beheben konnten, da die Weltraumausrüstung sehr sorgfältig entworfen, gebaut und getestet wurde, bevor sie in den Weltraum flog. Der Robonaut auf der ISS unterscheidet sich jedoch geringfügig von den anderen fünf Robonauts, die im Space Center erstellt wurden. Der Weltraum-Robonaut ist das R2-B-Modell, und die erdbasierten sind das R2-C-Modell, eine spätere Version davon, "eine signifikante Verbesserung der Schaltung", sagt Badger. Letztendlich führten diese Unterschiede, wie sie sagte, die Ingenieure zur richtigen Antwort, Jahre nachdem das erste Problem aufgetreten war.


Die Astronauten Peggy Witson, Shane Kimbrow und Thomas Pasque suchen am 02.01.2017 nach Problemen bei Robonaut

"Wir haben viel Zeit gebraucht, um die Dinge zu klären, aber am Ende stellte sich heraus, dass der Roboter auf der ISS nicht genug Erdung für das Computergehäuse hatte", sagte sie. - Derzeit gefundene Problemumgehungen, die zu einer allmählichen Verschlechterung des Roboters führten. Da sich der Roboter in der Umlaufbahn von dem am Boden verbliebenen Roboter unterschied, war dieser Fehler mit dem Fehlen einer Bodenschleife nicht leicht zu finden. “

Dies bedeutet, dass der elektrische Strom nicht wie beabsichtigt durch den Körper des Robonaut fließt. Es ist möglich, dass einige seiner Schaltkreise und Prozessoren überhaupt nicht die erforderliche Leistung erhalten haben, während andere zu viel Strom erhalten haben. Dieser Fehler tötete Robonaut langsam.


"Auf der Suche nach Problemen mit dem Robonaut zusammen mit der Bodenmannschaft", twitterte Tim Kopra im März 2016. "Er hat sich noch nicht vollständig erholt."

Im vergangenen August versuchten Astronauten, einen Erdungsbrücken zu installieren, was die Probleme jedoch nicht löste. Der Ort, an dem sie es installieren wollten, war laut Bager mit einem speziellen Dichtmittel abgedeckt, das empfindliche Komponenten vor Kurzschlüssen durch Fremdkörper schützt, die frei um die ISS fliegen können. Die Astronauten versuchten ihn abzuholen und "es war sehr schwierig", sagte Badger. „Es gab Zweifel an der Wirksamkeit dieser Verbindung. Darüber hinaus waren wir uns fast sicher, dass das Fehlen des erforderlichen Kabels zu anderen Schäden führte. "

Es sind diese anderen Verletzungen, die die größte Sorge bereiten. Selbst wenn das ursprüngliche Erdungsproblem behoben wurde und Robonauts Team sich nicht sicher ist, wird Robonaut mit ziemlicher Sicherheit unter einer erheblichen Verschlechterung leiden, die durch unkontrolliert durch den Rumpf fließenden Strom verursacht wird. Sie könnten versuchen, etwas anderes zu tun, aber als die NASA fragte, ob sie den freien Platz im Frachtraum nutzen müssten, um Robonaut zurückzugeben, antwortete das Team bejahend, als die nächste Mission zur Wiederherstellung der Ressourcen auf der Station wieder auf den Boden zurückkehren würde. Je nach Schadensgrad repariert das Team den Robonaut entweder und schickt ihn zurück zur Station oder wechselt ihn zum neuen R2-C-Modell.

Badger konnte den Zeitrahmen, in dem der Robonaut wieder auf der ISS sein wird, nicht benennen - es gibt keine garantierten Missionen und sie müssen einen freien Platz finden, was schwierig sein kann, da der Robonaut ein relativ großes Volumen hat. Dies bedeutet, dass sie möglicherweise nicht einmal in der Lage sind, ihre Beine an ihm zu befestigen, wenn sie ihn zurückschicken, obwohl Badger verspricht, dass sie in diesem Fall "viel, viel einfacher zusammenzubauen sind".


"Wande Hey und ich haben Robonaut gepackt, um zur Reparatur auf die Erde zurückzukehren", twitterte Joseph Aqaba am 14. Februar und fügte ein Foto vom 9. Februar hinzu. "Wir werden auf seine Rückkehr warten."

Am 9. Februar wurde der Robonaut gepackt und für die Rückkehr zur Erde vorbereitet. Das Houston-Team bereitet sich darauf vor, seinen Roboter einzurichten, und Badger erinnert uns daran, wie wichtig es ist, sich an Robonauts Mission zu erinnern.

„Der springende Punkt der ISS ist die Fähigkeit, etwas Neues zu testen. Ich denke, der Robonaut hat uns viel Wissen darüber gegeben, welche Anforderungen an humanoide Roboter wir in Zukunft haben werden “, sagte sie. "Wir bringen ihn nach Hause, reparieren ihn und hoffen, dass er in naher Zukunft wieder nach oben fliegen und seine ursprünglichen Ziele erreichen wird - die Förderung neuer Technologien."