R2 - nowy robot GM

Choć nigdy nie byli razem w kinie, a na obiad zawsze jest gotowy posiłek z torebki, dla Cathy najlepsze jest to, że nowa miłość jej życia z pełnym zaangażowaniem wykonuje wszystkie prace, których ona nie cierpi – nie wyłączając sprzątania.

W rzeczywistości wyjście do kina czy na lody aż do 2012 roku nie będzie dla Cathy taką prostą sprawą, ponieważ przebywa ona 425 km (264 mile) nad ziemią, na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), a jej partnerem jest człekokształtny robot, stworzony w wyniku współpracy NASA i producenta samochodów GM/Chevrolet.

Robonaut 2, bardziej znany pod nazwą R2, będzie pomagał astronautom na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w codziennych czynnościach, jednocześnie ułatwiając Chevroletowi opracowanie najnowocześniejszych technologii związanych ze sterowaniem, wizją i czujnikami, wykorzystywanych do tworzenia bezpieczniejszych samochodów i miejsc pracy.

„Codziennie szczypiemy się, żeby sprawdzić czy to dzieje się naprawdę. Czujemy, że żyjemy w niesamowitych czasach i zmieniamy świat dzięki robotom. Najnowocześniejsza technologia w dziedzinie robotyki jest niezwykle obiecująca, nie tylko dla GM/Chevroleta czy NASA. Program R2 daje nam szansę na znalezienie wielu możliwości praktycznego zastosowania tej technologii” – powiedział Marty Linn, główny inżynier działu robotyki GM/Chevrolet.

Program R2 jest również pionierskim badaniem możliwości rozwoju projektowania sztucznych kończyn a nawet egzoszkieletów dla rannych żołnierzy lub osób z ograniczoną mobilnością oraz być może również kwestii zastosowania zaawansowanych czujników, podobnych do tych używanych w systemach parkowania. Inżynierowie szukają również możliwości ułatwienia pracy pracownikom linii produkcyjnych, którzy podnoszą ogromne ciężary.

Start promu kosmicznego

Prom kosmiczny Endeavour, który ma wystartować w maju z Przylądka Canaveral, zabierze bardzo istotną przesyłkę dla R2, który od lutego tego roku towarzyszy astronautom na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Przesyłka ta umożliwi rozpoczęcie serii eksperymentów, dotyczących pracy robota w stanie nieważkości w przestrzeni kosmicznej.

Robot, który na ISS przywieziony został przez prom kosmiczny STS133 Discovery, został rozpakowany, a jego uruchomienie będzie miało miejsce w przeciągu najbliższych kilku tygodni. Będzie on komunikował się ze specjalnie zaprojektowaną planszą roboczą, na której znajdują się przewody, złącza, wtyki i różne miękkie przedmioty, jak np. torebki czy ubrania do uchwycenia, aby inżynierowie mogli skalibrować i wyregulować systemy czujników i sterowania.

Pan Mięśniak

Zmywanie naczyń czy zapinanie guzików koszuli to codzienne czynności, które każdy z nas wykonuje, nie myśląc o nich, ale dla inżynierów pracujących nad R2 są to czynności bardzo interesujące. R2 jest najzręczniejszym robotem jaki kiedykolwiek powstał, ponieważ posiada ręce podobne do ludzkich. Wszystkie narzędzia i wyposażenie znajdujące się na stacji kosmicznej zostały zaprojektowane do użytku przez prawdziwych ludzi, dlatego R2 musi być w stanie wykonywać czynności w taki sam sposób, jak jego towarzysze.

„Ramiona i ręce R2 posiadają stawy, podobnie jak u człowieka” – dodaje Linn – „kciuki mają 4 stopnie swobody, podobnie jak ludzkie, mamy więc do czynienia z technologią przystosowaną i wykorzystywaną w badaniach medycznych”. Powszechnie uważa się, że dzięki oddzielonemu od reszty palców kciukowi ludzie pierwotni posiedli umiejętność posługiwania się narzędziami, więc rękę R2 opracowano z myślą o wykorzystaniu tej umiejętności.

Mechaniczne ręce R2 działają w bardzo podobny sposób do ludzkich, które posłużyły jako model, co oznacza również podobny zakres ruchów i precyzyjną kontrolę pozycji i siły. Daje to nowe możliwości osobom zajmującym się projektowaniem sztucznych kończyn i uniwersytetom prowadzącym badania nad chorobami układu kostnego i stawów człowieka.

„W przeciwieństwie do wielu poprzednich człekokształtnych robotów, R2 posiada cienkie palce i kciuki przypominające ludzki kciuk. U człowieka mięśnie przyczepione są do kości za pomocą ścięgna. Ścięgna w R2 służą do połączenia stawów z czujnikami i siłownikami w dłoni. Układom sterowania robota pozwala to na bardziej precyzyjne wyczuwanie siły reakcji i nieustanne dopasowywanie uchwytu ręki do każdej czynności wykonywanej przez R2”.

Linn dodaje: „Polerowanie klamki w drzwiach kuchennych, mycie kieliszka po winie lub zakręcanie plastikowej butelki może wydawać się prozaiczną czynnością, ale za każdym razem, gdy to robimy, wykonujemy setki niewielkich biomechanicznych ruchów. Jest to połączenie zręczności ruchów z precyzyjną manipulacją i pewną dozą siły, potrzebnej przy wykonywaniu każdej czynności – wszystko to ma kluczowe znaczenie dla robota. Nieodpowiednie ruchy i kieliszek po takim myciu nie będzie czysty, zbyt duża siła i pęknie lub się rozbije”.

R2 popisuje się tą umiejętnością, podając rękę gościom, którzy odwiedzają Centrum Techniczne GM w Michigan – bez względu na rozmiar dłoni i siłę uścisku, R2 dostosowuje się automatycznie.

„Chevrolet posiada w swoich fabrykach więcej robotów niż jakakolwiek inna firma na świecie. Pełnią one różne funkcje od logistyki po montaż” – mówi Linn. „Mogliśmy więc wykorzystać doświadczenie naszych najlepszych ludzi do stworzenia R2”.

„Pracując z naukowcami i inżynierami NASA mamy pewność, że stworzyliśmy najbardziej zaawansowanego technologicznie robota na świecie, który oferuje elastyczność podczas produkcji w fabryce i realne korzyści dla całego świata w innych miejscach”.

„Podobnie jak uczy się dziecko zapinać koszulę i zapamiętywać kolejne kroki, tak my uczymy R2 wykonywania setek czynności, ale kolejne roboty, wywodzące się od R2 będą używały rąk do chwytania, trzymania i robienia tych wszystkich rzeczy, które nam wydają się oczywiste”.

Im więcej rąk do pracy, tym praca jest lżejsza

Związek między zmywaniem naczyń a podróżą w kosmos jest bliższy niż może się wydawać. Niezależnie od tego, gdzie mieszkamy, sprzątanie i ścieranie kurzy jest niewdzięczną i prozaiczną czynnością, którą trzeba wykonywać regularnie – nawet jeżeli jest to 425 km (264 mil) nad ziemią przy prędkości 27 473,8 km/h (17 239,2 mil/h).

Nie tylko poprawia to ogólny wygląd miejsca, ale usuwa kurz i zabija bakterie znajdujące się na powierzchniach roboczych – istotne dla warunków laboratoryjnych na stacji kosmicznej, gdzie środowisko wolne od zarazków ma kluczowe znaczenie w ciśnieniowej kapsule, która wytwarza tlen.

„Astronauci przebywający na ISS około 60 procent swojego czasu spędzają na czyszczeniu wszystkiego, od uchwytów i guzików po szklane powierzchnie, więc podstawowym zadaniem R2 będzie zastąpienie ich w tych prozaicznych czynnościach, dzięki czemu będą oni mogli poświęcić więcej czasu na eksperymenty i inne ważniejsze prace” – dodaje Linn. „W miarę rozwoju programu, R2 będzie przejmował coraz bardziej złożone prace, takie jak naprawy modułu, a z czasem będzie nawet wychodził na spacery po przestrzeni kosmicznej”.

Idealny mężczyzna czy wspaniała kobieta?

Linn mówi, że chociaż R2 jest robotem, ma swoją własną osobowość. „Kobiety postrzegają R2 jako idealnego mężczyznę, który jest przystojny i robi to, co mu się każe, zaś panowie upatrują w nim idealnego kumpla. W rzeczywistości każdy, kto ma okazję zobaczyć R2, nadaje mu jakieś cechy osobowości – począwszy od dzieci, które widzą w nim najlepszego kolegę, aż po osoby starsze”.

R2 może posiadać tylko tors, głowę i ramiona i być zamontowany na podstawie, ale nie tylko Cathy Coleman zakochała się w nim. Setki dzieci i studentów, którzy mieli okazję zobaczyć robota w akcji w ramach globalnego programu edukacyjnego realizowanego przez NASA, wykazuje teraz niezwykłe zainteresowanie naukami technicznymi.

Najważniejsze fakty na temat Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej mieszka sześciu astronautów (trzech Rosjan i trzech Amerykanów)
Stacja porusza się ze średnią prędkością 27 743,8 km/h (17 239,2 mil/h), 15,7 razy w ciągu dnia okrążając Ziemię, jedno okrążenie trwa 91 minut
Na pokładzie ISS obowiązuje osobna strefa czasowa – czas UTC (Coordinated Universal Time)
Na ISS w ciągu doby można zobaczyć 16 wschodów i zachodów słońca, a stacja widoczna jest z Ziemi gołym okiem
Do programu ISS należy obecny rekord najdłuższej, nieprzerwanej bytności człowieka w przestrzeni kosmicznej
Energia elektryczna dostarczana jest dzięki 16 bateriom słonecznym, które pod względem długości zbliżone są do skrzydeł Boeinga 747
W przestrzeni kosmicznej można spać unosząc się swobodnie w powietrzu, ale nie robi się tego ze względu na ryzyko zderzenia się z wyposażeniem stacji
Wszystkie odpady ciekłe przerabiane są na wodę zdatną do picia
Większość żywności spożywanej przez załogę stacji to mrożonki i konserwy – do 9 marca 2011 r. załoga spożyła w sumie 22 000 posiłków
Na orbicie poczucie smaku jest mniejsze, dlatego wiele załóg preferuje pikantne jedzenie
Napoje pije się z plastikowych torebek przez słomkę, zaś noże i widelce przymocowane są do tacek za pomocą magnesów, aby nie odleciały
Sala gimnastyczna na stacji wyposażona jest w dwie bieżnie i stacjonarny rower. Każdy z astronautów poświęca na ćwiczenia co najmniej dwie godziny dziennie, używając gumowych sznurków jako zabezpieczenie przed niekontrolowaną zmianą pozycji
Międzynarodową Stację Kosmiczną odwiedziło 297 osób