Робонавт, человекоподобный робот, разработанный НАСА и General Motors (GM), находится на Международной космической станции с февраля 2011 года. Исследователи проверяли способность робота выполнять определенные задачи, чтобы высвободить время и энергию человеческого экипажа.«Идея состоит в том, чтобы помочь астронавтам с унылыми, опасными или грязными задачами», — сказал Рон Дифтлер, доктор философии, менеджер проекта Робонавта в Космическом центре Джонсона НАСА в Хьюстоне.
Конечная цель состоит в том, чтобы робот выполнял задачи за пределами станции, экономя время и риск экипажа вне космического пространства, известного как выход в открытый космос.Во время разработки этот помощник космонавта породил идеи для других применений его технологий. Эти дополнительные применения не были очевидны, когда Робонавт был впервые задуман, но они появились благодаря различным партнерским связям и наблюдениям на этом пути.Одним из вдохновителей стал экзоскелет X1, который может помочь космонавтам оставаться здоровыми в космосе.
На Земле он может восстановить движение конечностей у людей, страдающих параплегией или инсультом. Чтобы создать X1, НАСА сотрудничало с Флоридским институтом познания человека и машин (IHMC), который уже разработал экзоскелет нижних конечностей для помощи людям с параплегией.
«Мы объединили опыт IHMC в алгоритмах ходьбы, связанных с патологией походки, с опытом команды робототехники NASA в области срабатывания и аппаратного обеспечения и создали более компактный и более функциональный экзоскелет, — сказал Кристофер Бек, инженер-робототехник, Oceaneering Space Systems.Один из двух изготовленных прототипов находится в Johnson; другой находится в IHMC.
Устройство, надеваемое на ноги с ремнем безопасности на спине и плечах, имеет моторизованные суставы на бедрах и коленях, а также пассивные суставы для уклонения, поворота и поворота, а также сгибания стопы. Человек в инвалидном кресле может легко надеть устройство, а сенсорная технология предоставляет полезные данные о его функциях.Экзоскелет не только помогает движению, но и препятствует его движению, создавая возможность использовать его в качестве устройства для упражнений с отягощениями для космонавтов в длительных полетах. Астронавты тренируются на станции в среднем два часа в день, чтобы противостоять воздействию микрогравитации на человеческое тело, включая снижение плотности костей и мышечную атрофию.
Хотя существующее оборудование для упражнений отлично справилось с поддержанием здоровья экипажа на борту станции, меньший размер и масса X1 будут более подходящими для более глубоких космических миссий.X1 также может функционировать как динамометр, устройство, которое измеряет силу или крутящий момент для количественной оценки изменений силы мышц. В настоящее время стандартный динамометр измеряет силу космонавта до и после полета. Экзоскелет можно использовать для этих оценок, а также для проведения измерений во время миссии, что позволяет экипажу немедленно адаптировать протоколы упражнений в ответ на изменения.
Испытания устройства в качестве динамометра для коленного и голеностопного суставов показали многообещающие результаты. Следующие шаги, вероятно, будут включать дальнейшие наземные испытания и, в какой-то момент, демонстрационный полетный эксперимент на станции.
Еще один дополнительный продукт Robonaut — RoboGlove, перчатки с гибкими сухожилиями, системой привода сухожилий и датчиками, которые измеряют силу захвата, прилагаемую владельцем. Перчатка также может либо помогать, либо сопротивляться движению.Основным применением его вспомогательной функции может быть выход в открытый космос. «Одна из серьезных проблем заключается в том, что работа в открытом космосе требует огромной силы рук, — сказал Линдон Бриджуотер, старший инженер по робототехнике в Johnson. «Из-за того, что костюм находится под давлением, это все равно, что сжимать воздушный шар каждый раз, когда вы двигаете рукой.
Это вызывает крайнюю усталость и даже травму. Мы планируем разместить оборудование и привод в самой перчатке, чтобы увеличить мышцы руки. " Наземное тестирование этого приложения запланировано на следующий год.Подобные приложения могут помочь людям, у которых есть потеря или ограничение в использовании руки из-за травмы или инсульта, а также тем, кто выполняет сложные повторяющиеся задачи на работе. Например, установка автомобильных стекол — очень сложная задача с мелкой моторикой, но для удержания тяжелого стекла требуется большая сила рук.
Четыре копии перчатки разных размеров в настоящее время проходят оценку для этих различных целей. НАСА и GM ищут коммерческих партнеров для рентабельного массового производства перчаток.Третий побочный продукт применяет технологию к телемедицине. В ходе испытаний, проведенных в Методистской больнице в Хьюстоне, операторы под руководством врача смогли использовать Робонавта для проведения венозного доступа под ультразвуковым контролем или введения иглы в вену.
Когда-нибудь можно будет использовать робота для проведения медицинских процедур на космической станции под удаленным наблюдением врача.«Робот может стабилизировать травмированного человека или выполнять работу медсестры даже на Земле», — сказал Дифтлер. «Это, по сути, переносит навыки и присутствие врача туда, куда врач не может пойти или, в экстренной ситуации, куда человеку было бы опасно идти».Исследователи подчеркивают, что при всех этих применениях общая идея заключается в разработке роботов, которые будут помогать людям, а не заменять их.
Другими словами, чтобы протянуть руку помощи человеческой миссии в космосе или на Земле.