Как облегчить труд человека в космосе?


В наше время ни для кого не секрет, что существуют роботы, которые помогают человеку со сложными производственными задачами. Но как сделать управление простым и понятным для каждого человека?
Сириус-Большие вызовы 2023

Высокоточная система управления манипулятором на МКС

Подготовила команда Наука-8.3
Меню сайта
Организации-партнеры
  • Госкорпорация Роскосмос
    Российская государственная корпорация, управляющая космической отраслью страны, созданная в 2015 году путём преобразования Федерального космического агентства «Роскосмос».
  • НПО Автоматики им. Семихатова
    Российское предприятие по разработке и изготовлению систем управления и радиоэлектронной аппаратуры для ракетно-космической техники и других отраслей промышленности. Входит в госкорпорацию «Роскосмос», является дочерним предприятием АО «РКЦ „Прогресс“».
Актуальность
Научные исследования космоса всегда были и остаются актуальной задачей человечества. В труднодоступных для человека местах могут функционировать роботы-манипуляторы, а чтобы было удобнее ими управлять, нужно создать простую и понятную систему

Проблематика

Существующий на МКС робот-манипулятор ERA обладает всеми необходимыми модулями, в том числе, системой управления, но он недостаточно удобен в использовании из-за сложной этой системы
Решение проблемы
Новизна
Новизна проекта - система управления, основанная на распознавании положения руки в пространстве с помощью нейросети и передаче данных на манипулятор
Направления работы
Работа над проектом разделена на 4 направления. В рамках этих направлений в проекте решены задачи
Этапы работы
1
Анализ и модель
Анализ существующих аналогов систем управления и выбор направления развития проекта и моделирование манипултора в 3D-среде
2
Нейросеть
Написание нейронной сети и ее обучение
3
Сборка и связь
Сборка четырехосевого манипулятора и связь нейронной сети с ним
4
Тестирование
Тестирование системы и устранение недостатков
Пути решения
Как сделать систему управления манипулятором удобной для пользователя?
Здесь рассмотрены пути развития проекта и показаны их преимущества и недостатки. В итоге
VR-технологии
  • Простота реализации
  • Ограниченность действий
Нейронная сеть
  • Спецтехника не нужна
  • Удобно для пользователя
  • Необходимость в обучении нейронной сети
Экзоскелет руки
  • Требует специальных внешних условий
  • Неудобно для пользователя
  • Трудность в изготовлении

Наш выбор - управление с помощью нейронной сети

Почему нейронная сеть?
  • Просто
    Для управления манипулятором не нужно дополнительное оборудование в виде датчиков или VR-очков
  • Удобно
    Управление манипулятором понятно пользователю и не требует специального обучения
  • Быстро
    Данные, собранные с камер, сразу передаются на манипулятор, и от него можно добиться скорости обычных человеческих действий
Наша разработка в действии
Человек перед камерой совершает действия рукой, затем нейронная сеть обрабатывает движения и посылает сигнал на манипулятор, который в свою очередь повторяет движения руки
Применение
Применяться наша система управления может как непосредственно для манипулятора на МКС, так и для промышленных манипуляторов на производстве. В случае с МКС нашей основной целевой аудиторией станут Госкорпорация Роскосмос, РКК Энергия и НПО Автоматики.
Наша команда
Над проектом работали инженеры-разработчики, инженеры-программисты, инженеры-проектировщики, инженеры-конструкторы, инженеры-технологи, аналитики и дизайнеры
  • Дроздков Игорь
    Инженер-программист
  • Гузева Арина
    Инженер-разработчик, дизайнер
  • Минин Максим
    Инженер-технолог, инженер-тестировщик, аналитик
  • Городов Егор
    Инженер-технолог, аналитик
  • Лебедь-Юрченко Ангелина
    Инженер-проектировщик, дизайнер
  • Морозова Варвара
    Инженер-конструктор
Команда в работе над проектом...
Фотографии рабочего процесса
Чертеж семиосевого манипулятора на МКС
Отзывы представителей космической промышленности и сотрудников Сириуса
Инженеры, космонавты, специалисты в IT-сфере и преподаватели Сириуса высоко оценили проделанную работу
  • Юрий Николаевич Дементьев
    Старший методист по проектной деятельности Лицея «Вторая школа», методист Центра педагогического мастерства
  • Работающий в настоящее время на МКС манипулятор не удобен в управлении и не обладает высокой точностью операций, поэтому разработка высокоточной системы управления манипулятором с более простым и доступным управлением, не требующим длительного обучения и подготовки, безусловно, является актуальной задачей. Преимуществом данного проекта, на мой взгляд, заключается и то, что подобные системы могут использоваться и для манипуляторов, используемых в других областях производства и сервиса, что может значительно расширить круг потенциальных пользователей.
    В ходе выполнения проекта ребята значительно расширили свои знания и навыки в области компьютерного моделирования, аддитивных технологий, программирования. Приобрели необходимый опыт распределения ролей и работы в команде.

    Сигаева Екатерина Александровна

    Старший научный сотрудник лаборатории космофизических исследований, ученый секретарь НИИ ядерной физики МГУ имени М.В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук
  • Очень интересный и амбициозный проект с хорошей степенью проработки.
    Целесообразно учесть выбор правильного решения в части "руки" с высоким качеством сенсорики.
    Книгин Михаил Алексеевич
    Исполнительный директор Т1
  • Корсаков Сергей Владимирович
    Российский космонавт-испытатель отряда ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю. А. Гагарина»
Наши контакты
  • Арина Гузева
    +79879420187
    Arina@Guzewa.ru
  • Ангелина Лебедь-Юрченко
    .+79164515825
    angelinly000@gmail.com
  • Егор Городов
  • Варвара Морозова
    +79033725800
    mbarbara0402@list.ru
  • Игорь Дроздков
  • Максим Минин
    +79779973138
    mini.m1nin@yandex.ru
Сириус
Большие вызовы - 2023
Космические технологии
"Космонавтика имеет безграничное будущее, и ее перспективы беспредельны, как сама Вселенная."
Сергей Павлович Королев