БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АНТРОПОМОРФНЫХ РОБОТОВ-ПОМОЩНИКОВ ПРИ ВНУТРИКОРАБЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОСМОНАВТОВ

© Б.И.Крючков, Ю.Б.Сосюрка, В.М.Усов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2015 г.

Одно из перспективных направлений развития космической робототехники представлено антропоморфными робототехническими комплексами (РТК), рассматриваемыми в качестве помощников экипажа при выполнении операций внутрикорабельной деятельности (ВнуКД) в пилотируемых полетах.

Применение мобильного робота-помощника, совершающего те или иные двигательные акты в стесненных условиях рабочей среды, в которой одновременно выполняют ВнуКД другие члены экипажа, может представлять опасность для жизни и здоровья космонавтов и являться источником связанных с этим неблагоприятных событий в пилотируемом полете. Тем самым, возникает новая, ранее не исследованная задача практической эргономики, связанная с обеспечением безопасности эксплуатации РТК, предназначенных для поддержки ВнуКД экипажа пилотируемого космического комплекса (ПКК).

В числе системно-технических решений, направленных на повышение безопасности полета, в докладе рассматриваются варианты, отвечающие следующим принципам проектирования и применения эргатической системы «космонавт – РТК – рабочая среда»:

– антропоцентрический подход к подготовке и принятию значимых для планирования и реализации полетных задач решений при распределении функций в человеко-машинной системе, предусматривающий, что конечное решение всегда остается за космонавтом, особенно в случае непредвиденной обстановки и нерасчетных режимов полета;

– обеспечение безопасности ВнуКД посредством выполнения экипажем процедур контроля безопасного функционирования как отдельных звеньев эргатической системы, так и системы в целом;

– повышение роли высокотехнологичных решений при обеспечении безопасности совместно выполняемых работ космонавтом и роботом-помощником.

Согласно этим принципам, наряду с традиционно применяемыми в промышленной робототехнике организационно-методическими решениями «оградительного» характера, необходимо активно внедрять на борт ПКК программно-аппаратные средства, ориентированные на применение распределенных информационных систем контроля и основанных на ряде новых технологий — систем технического зрения (СТЗ), систем дополненной реальности и информационного оповещения на основе автоматического речевого синтеза и др.

Это означает необходимость поиска новых путей в сфере повышения «интеллектуальности» РТК: создания системы самодиагностики работоспособности (актуаторов, сенсоров, системы управления нижнего уровня); создания набора сенсоров для надежного контроля удаленности РТК от предметов окружающей среды; повышения точности его позиционирования и навигации; создания технологий так называемого «интеллектуального окружения», позволяющего повысить ситуационную осведомленность космонавта и расширить возможности визуального контроля «поведенческой активности» РТК за счет наделения среды свойством интерактивности.

При этом первостепенную роль играет учет условий эксплуатации ПКК, таких как:

- выделение внутри отсеков станции зон, которые необходимо отнести к «особо опасным» при планировании маршрутов и манипуляционных действий РТК;

– наличие безопасных маршрутов передвижения мобильного РТК вблизи смонтированных в рабочих зонах стоек с аппаратурой, механический контакт с которой крайне нежелателен и с точки зрения ее дальнейшей эксплуатации, и с точки зрения непрогнозируемых отказов;

– наличие на маршрутах передвижения РТК пунктов надежной фиксации РТК или протяжки лееров и расстановки поручней;

– наличие мест фиксации мехатронного робота большой массы на маршрутах его перемещения и пунктов для стационарного хранения РТК в упакованном виде и пополнения его энергетики;

– ограничение значений скорости и ускорения кинематических звеньев конструкции РТК для избегания случаев неконтролируемого разрушения внутренней обшивки и проникновения движущихся частей РТК в «запанельное пространство».

Все зоны двигательной активности РТК представляется необходимым оборудовать средствами защиты человека-оператора (ЧО) и средствами наблюдения (контроля перемещения активных агентов). В докладе представлена рабочая классификация факторов риска при использовании РТК для совместной деятельности экипажа с роботом, обобщенная схема анализа рисков и рассмотрены направления снижения вероятности негативного их проявления в пилотируемых полетах.