FEDOR
Final Experimental Demonstration Object Research
Финальный экспериментальный демонстрационный объект исследований

Антропоморфный робот Федор, он же FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research) – это робот-спасатель, созданный компанией «Андроидная техника» совместно с Фондом перспективных исследований (ФПИ). Работа над проектом началась в 2014 г. по инициативе Министерства чрезвычайных ситуаций РФ.

Человекоподобная машина умеет самостоятельно перемещаться в городе и по пересеченной местности, пользоваться инструментами и управлять автомобилем, имеет голосовое управление и набор специальных датчиков. Как отмечают разработчики, андроид способен самостоятельно выбирать оптимальное решение, а при необходимости контроль над ним может перехватить оператор.

«Сам робот Фёдор — это только видимая часть "айсберга", — пояснил Сергей Хурс, руководитель проекта Фонда перспективных исследований. — Сложность разработки антропоморфных роботов обусловлена высокими требованиями к техническим решениям как в области механики, так и в области алгоритмов управления».

ФПИ: Характеристики Фёдора ставят российский проект в один ряд с мировыми разработками по прорывному характеру технических решений. Фото: wordyou.ru

Математическая модель комбинированного управления

Помимо робототехнической платформы, в состав комплекса входит комбинированная система дистанционного управления с так называемым «управляющим костюмом». В основе этой системы лежит математическая модель комбинированного управления: её особенностью является согласование физических и математических моделей тела человека, «управляющего костюма» и конструкции робота.ИТ-директор «Роснефти» Дмитрий Ломилин выступит на TAdviser SummIT 28 ноября

В рамках математической модели первое согласование обеспечивает пересчёт показаний сенсоров «управляющего костюма» на модель тела человека, так как его суставы и шарниры механизмов робота не совпадают. Второе согласование устраняет различие конструкций «управляющего костюма» и робота. Развитая сенсорная система робота включает силомоментные датчики, информацию от которых необходимо передать на тело оператора в виде внешних нагрузок, давая ему представление о силовом взаимодействии робота с окружающими предметами. В итоге появляется модель с прямыми и обратными сенсорными связями, которая позволяет оператору управлять роботом на основе собственных ощущений.

Система обратной сенсорной связи

Другая особенность Фёдора — система обратной сенсорной связи (обратная силомоментная связь), которая позволяет создать эффект погружения оператора в те физические обстоятельства, в которых находится робот. Управляющий костюм обеспечивает связь оператора с роботом: в прямом направлении человек управляет приводами робота, в обратном — получает информацию о внешних нагрузках на робота.

При этом приводы управляющего костюма вступают во взаимодействие с мышцами человека, в результате оператор может чувствовать и управлять той силой, которую робот прилагает к выполняемым действиям. Далее, от сенсоров робота, которые измеряют скорость, угловое и линейное положение и многие другие данные, информация поступает на управляющий компьютер.

Кинематика

Робот Фёдор обладает продвинутой кинематикой, в частности, способен сесть и на продольный, и на поперечный шпагаты. Гибкость конструкции робота-спасателя необходима для того, чтобы дать ему возможность преодолевать разнообразные препятствия, например, завалы, пояснили в фонде перспективных исследований.

Кроме того, Фёдор может смотреть как вертикально вверх, так и строго вниз, опустив голову за счет её подвижности. Высокая подвижность головного модуля позволяет ему смотреть вперёд даже тогда, когда робот передвигается «по-пластунски».

Стереоскопическая система технического зрения

Видеоканалы стереоскопической системы технического зрения робота Фёдора могут работать как совместно, так и раздельно. Совместная работа каналов позволяет определять расстояние до объектов, а раздельная — решать не менее двух функциональных задач одновременно (к примеру, выполнять действия двумя разными инструментами одновременно).

Управление транспортным средством

Фёдора также отличает высокий уровень проработки автономных программ, связанных с управлением транспортным средством. Робот способен самостоятельно сесть в автомобиль, снять транспортное средство со стояночного тормоза и управлять им через ручную коробку передач, рулевое колесо, педали газа, сцепления и тормоза, а также поворачивать рулевое колесо с перехватом. Все эти действия андроид выполняет автономно, без участия оператора.

Механика робота позволяет воспроизвести практически любые движения человеческого тела, а программное обеспечение, включая пополняемые библиотеки, позволяет расширять профессиональные навыки робота.

Обучение

Самой трудоемкой задачей является обучение только первого робота: остальные экземпляры, как предполагается, будут получать «знания» методом копирования.

2019

Россия впервые запустила в космос робота «Федора»

Российский человекоподобный робот "Федор" (позывной Skybot-F850) впервые полетел в космос на корабле "Союз МС-14". С космодрома Байконур в Казахстане в 22 августа 2019 года 06:38 по московскому времени стартовала ракета-носитель "Союз-2.1а", трансляцию запуска вел "Роскосмос".

В самом начале "Федор" сказал: "Поехали! Поехали!", повторив знаменитую фразу Юрия Гагарина.

Через восемь минут 49 секунд корабль вышел на орбиту и взял курс на МКС. С этого момента робот "Федор" может считаться космонавтом, потому что преодолел условную границу на высоте сто километров над Землей.

На орбите "Федор" пробудет 17 суток. В 21:13 по московскому времени 6 сентября корабль в автоматическом режиме отстыкуется от МКС и начнет возвращение с орбиты. Спускаемый аппарат с "Федором" на борту, как ожидается, приземлится в Казахстане в 00:35 7-го числа.

Ранее было анонсировано, что после этого полета "Федор" может отправиться на орбиту во второй раз, чтобы выйти в открытый космос.

Это первый полет в космос российского человекоподобного робота, а также первый запуск с использованием новой ракеты "Союз-2.1а", которая получила российскую цифровую систему управления и должна заменить используемую сейчас ракету "Союз-ФГ" с украинской аналоговой системой управления.

Робота разработали по заказу МЧС в Фонде перспективных исследований совместно с НПО «Андроидная техника». Имя с «Федора» на Skybot F-850 роботу сменили незадолго до полета. Глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин говорил, что это якобы была просьба самого андроида. Имя «Федор» он получил от Рогозина, который во время его разработки еще был вице-премьером. Выбор не объяснялся, однако так зовут внука самого Рогозина, отмечало РИА Новости.

2017

Сбербанк поддержит разработчиков программного обеспечения для антропоморфного робота Фёдора

Сбербанк окажет поддержку финалистам и победителям конкурса по разработке программного обеспечения для антропоморфного робота Фёдор. Финалисты получат гранты от Сбербанка, а победители — возможность далее работать над проектом за счёт финансовой поддержки со стороны Сбербанка. Представитель Лаборатории робототехники Сбербанка примет участие в работе конкурсной комиссии, которая будет оценивать успешность выполнения заданий конкурсантами.

Бортовая радиотелеметрическая система (БРТС)

Специалисты холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «РОСКОСМОС») анонсировали в сентябре 2017 года разработку бортовой радиотелеметрической системы для многоразового пилотируемого космического корабля «Федерация». Она станет вдвое меньше, легче и функциональней по сравнению с образцами предыдущего поколения.

Бортовая радиотелеметрическая система (БРТС) – основная приемно-передающая система космического корабля, принимающая на борту космического корабля команды с наземного комплекса управления и передающая информацию с борта на Землю.

Система будет полностью обеспечивать связь корабля «Федерация» с Землей, собирая информацию от всех его служебных систем: управления, телеметрии, телевизионной системы и робота «Федора» (робот-гуманоид Final Experimental Demonstration Object Research – FEDOR), который, как планируется, станет первым и единственным членом экипажа нового корабля во время испытательных полетов.

Разговоры с роботом Федей, а в дальнейшем и с космонавтами, также будут осуществляться через БРТС, в состав которой входят беспроводные гарнитуры. Специалисты АО «Научно-производственное объединение измерительной техники» (НПО ИТ, входит в РКС) разработают гарнитуры на отечественной элементной базе.

Ведущий инженер отдела цифровой схемотехники и прикладного программного обеспечения НПО ИТ Кирилл СЕМЕНОВ: «Фактически наша система – это космический Wi-Fi. У нас есть коммутатор SPACEWARE – локальная сеть, которая нацелена на космические технологии. В ней заложен свой стандарт, она имеет много уровней защиты. Мы создаем единую систему, через которую циркулирует вся информация между Землей и космическим кораблем. И делаем это, применяя только отечественные электронные компоненты».

В состав БРТС входят два моноблока. Один из них будет установлен в двигательном отсеке космического корабля, другой – в возвращаемом аппарате. В отличие от первого моноблока, в моноблок в возвращаемом аппарате будет встроен блок голосовой связи для обеспечения полного тракта связи экипажа между собой, с наземным комплексом управления, бортом МКС и другими смежными системами.

Каждый моноблок состоит из 4 универсальных приемо-передающих модулей (УМПП) для обеспечения максимальной надежности. В постоянном режиме один приемо-передатчик включен на прием, другой – на передачу. При выходе из строя одного УМПП, его функции может взять на себя другой. Таким образом обеспечивается многократное резервирование каждого из моноблоков, сохраняющее функционирование моноблока даже при множественных отказах.

Помимо работы над БРТС, специалисты НПО ИТ разрабатывают блок усиления коммутации (БУК) для сопряжения с бортовой аппаратурой. Синергетический эффект от этого будет повышать надежность коммуникационного тракта, а за счет компоновочных решений улучшатся габаритно-массовые характеристики всех задействованных систем.

Первый образец БРТС появится уже в конце 2018 года. По планам, дальнейшие сроки работы над системой будут синхронизированы с работами над кораблем «Федерация».

Тренировочное ПО для российского андроида пишут на C++, C# и Python

В Фонде перспективных исследований в сентябре 2017 года подвели итоги первого (квалификационного) этапа открытого конкурса лучших решений по разработке программного обеспечения автономного управления антропоморфным роботом. В конкурсе, который ФПИ проводит совместно с Минобрнауки России, участвуют студенты МФТИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Северо-Кавказского федерального университета, Томского государственного университета, Севастопольского государственного университета и других российских вузов. Из более 40 команд, приславших заявки на конкурс изначально, квалификационный этап успешно прошли 14.

Участники первого этапа конкурса выполняли задания на основе функциональной 3D-модели (в виртуальной среде симулятора), моделируя управление движениями андроида. Конкурс включает четыре номинации – «Тонкая моторика манипуляторов и захватов», «Тонкая моторика манипуляторов», «Полоса препятствий» и «Действия на складе». В общей сложности в течение конкурса в рамках каждой номинации участники конкурса должны запрограммировать 8 действий, которые андроид выполнит в виртуальной среде, моделирующей движения настоящего робота Федора.

Участники конкурса были практически не ограничены в инструментах, и использовали разные операционные системы – Windows, Ubuntu и ROS (популярную операционную систему для программирования роботов). Основными языками программирования были выбраны C++, C# и Python, причем представитель группы технической поддержки конкурса отметил, что представленные решения на Python интересны с точки зрения кроссплатформенного управляющего ПО. Многие участники использовали OpenSource-решения.

"Российский Терминатор"

Российский космический робот Федор напугал зарубежные СМИ, которые приняли его за «Терминатора» и «машину для убийства». Робот, предназначенный для выполнения различных задач на земной орбите, по своему строению похож на человека. Паника в иностранной прессе началась после того, как вице-премьер Дмитрий Рогозин опубликовал в апреле 2017 года в соцсети Twitter видео, на котором Федор демонстрирует умение стрелять из огнестрельного оружия двумя руками одновременно^[1].

В этом видео издание Mashable усмотрело «леденящее душу сходство» со сценой из фильма «Терминатор», где также показана стрельба из пистолетов с обеих рук. «Космический робот по каким-то причинам наделили способностью стрелять из огнестрельного оружия», – удивляется издание. «Как раз во время усиления военного напряжения в мире российские чиновники выпустили видео, которое, конечно, рассеет все страхи», – иронизирует Mashable.

Первым пилотом космического корабля "Федерация" станет робот

Российский робот Fedor первым выведет в космос корабль "Федерация", сообщил в марте 2017 года РИА Новости генеральный конструктор "Роскосмоса" по пилотируемым системам Евгений Микрин. Беспилотный пуск и автономный полет нашего нового корабля состоится в 2021 году. Но хотел бы оговориться - беспилотным он будет условно, поскольку первым пилотом "Федерации" будет робот Fedor. Соответствующие решения уже приняты, - рассказал Микрин.

Робототехника

Космос и спутниковые системы

Примечания