Компания PickNik Robotics в сотрудничестве с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) реализует инновационный проект, призванный кардинально изменить работу астронавтов на Международной космической станции (МКС). В рамках инициативы PORTRS (Роботизированная система организации и транспортировки полезной нагрузки) разрабатывается передовая система управления грузами и оборудованием, способная выполнять широкий спектр задач в условиях невесомости. Цель проекта — создать роботизированную платформу с несколькими манипуляторами, которая облегчит рутинную и физически сложную работу космонавтов, позволив им сосредоточиться на более сложных и научных задачах.
Астронавты на МКС ежедневно сталкиваются с необходимостью выполнять множество технических и вспомогательных операций — уборка вентиляционных отверстий, очистка оборудования, перемещение грузов во время пополнения запасов. Как отмечает Дэв Колеман, основатель и главный технический директор PickNik, время каждого астронавта в космосе стоит примерно 200 тысяч долларов в час с учётом всех затрат на подготовку миссии, запуск и жизнеобеспечение. Таким образом, любые меры, направленные на сокращение времени выполнения рутинных операций, приносят огромную экономическую выгоду и повышают общую эффективность работы экипажа.
Пример из жизни демонстрирует актуальность таких решений: однажды носок астронавта случайно попал в вентиляционное отверстие станции, заблокировав его и создав угрозу системе жизнеобеспечения. Подобные проблемы требуют немедленного вмешательства, однако с помощью роботизированной системы подобные задачи могли бы решаться быстрее и безопаснее, без отвлечения членов экипажа от их основных обязанностей.
Текущая демонстрация возможностей системы от JAXA направлена на подтверждение её готовности к выполнению реальных космических операций. Разработчики делают акцент на необходимости высокой скорости реакции, надёжности исполнения и адаптивности программного обеспечения, способного учитывать все специфические условия космоса. Несмотря на то что многие базовые принципы работы робототехнических систем на Земле и в космосе схожи, особые требования космической среды требуют значительной настройки программного обеспечения, вплоть до уровня прошивки.
PickNik Robotics внесла вклад в проект, создав систему управления на базе MoveIt Pro — программного пакета для планирования движения роботов, адаптированного для работы в невесомости. Колеман подчеркнул, что гравитация — важный фактор для наземных роботов, учитываемый в их системе управления, и её отсутствие в космосе требует лишь незначительных корректировок, чтобы обеспечить точное и плавное управление манипуляторами.
Робот JAXA представляет собой уникальную платформу с четырьмя манипуляторами и нефиксированным основанием, способным перенастраиваться и использоваться в качестве опоры на любой поверхности внутри МКС. Благодаря этому робот может свободно перемещаться по станции, цепляясь руками за специально предусмотренные направляющие, которыми оснащены отсеки для удобства астронавтов. Такое строение даёт системе высокую мобильность и гибкость, позволяя выполнять задачи в ограниченном пространстве и нестабильных условиях невесомости.
Ключевым элементом программного обеспечения является динамическая адаптация обратной кинематики — процесса расчёта движения и положения манипуляторов относительно тела робота и окружающей среды. Это позволяет системе мгновенно подстраиваться под положение конечностей и основы, обеспечивая устойчивость и точность операций при работе с различными грузами и оборудованием.
Внедрение таких роботизированных помощников на МКС обещает существенно повысить эффективность работы экипажа, снизить нагрузку на астронавтов и уменьшить риски, связанные с выполнением рутинных и потенциально опасных задач. Благодаря автоматизации транспортировки грузов, замене полезной нагрузки и обслуживанию оборудования робот сможет выполнять функции, которые раньше отнимали много времени и сил у людей.
В перспективе технологии, разрабатываемые в рамках проекта PORTRS, могут найти применение не только на Международной космической станции, но и в будущих пилотируемых миссиях на Луну, Марс и другие объекты Солнечной системы. Роботы, способные автономно или под управлением операторов выполнять сложные задачи в невесомости, станут неотъемлемой частью космических экспедиций нового поколения, обеспечивая безопасность, надёжность и высокую производительность работ в экстремальных условиях.