Роботы уже давно стали частью нашей жизни: они работают на складах и в логистических центрах, занимаются доставкой, задействованы в медицине, упрощают наш быт и даже скрашивают досуг — вспомните робособаку. Но есть ещё и микророботы, о существовании которых многие даже не догадываются — их размеры едва ли превышают 1,5 см, а вот функционал, который они выполняют, действительно впечатляет.
Разработкой подобных миниатюрных устройств занимается заведующий кафедрой «Технологии производства приборов и информационных систем управления летательных аппаратов» института № 12 «Аэрокосмические наукоёмкие технологии и производства» МАИ, профессор Андрей Александрович Жуков. В интервью учёный рассказал, для чего их используют, с какими сложностями сталкиваются разработчики и когда микророботы полетят в космос.
Андрей Александрович, как вы пришли в науку?
На третьем курсе Московского авиационного технологического института я увлёкся микроэлектроникой. Это показалось интересным и удивительным: ты создаёшь конструктивный элемент, которого в общем-то и не видно даже, а он является важнейшей частью устройства и выполняет обширный функционал. Так что свою специализацию я выбрал ещё в институте.
Если говорить о науке, то очевидно, что каждая сфера деятельности подкреплена исследовательской формой познания. И мне было очень интересно заниматься исследованиями, узнавать что-то новое, а потом применять знания на практике.
В этом плане я счастливый человек. Моё увлечение позволяет мне зарабатывать.
А как вы пришли к изобретательству?
Семья Жуковых — династия учёных и изобретателей, потому тяга к изобретательству во мне сформирована с ранних лет. На сегодняшний день у меня 78 патентов. Все они разные по значимости и в основном посвящены технологиям микроэлектроники.
Расскажите, пожалуйста, как появилась идея создать ползающего микроробота-инспектора для использования на Международной космической станции.
Это одно из технических решений, являющееся частью цикла патентов и публикаций на эту тему. Оно развивает идею использования миниатюрного устройства для инспекции внешних и внутренних полостей на МКС. Идея его родилась из многочисленных запросов от специалистов, которые принимают участие в эксплуатации МКС. Дальше она получила своё развитие в реализации проекта робота, который может инспектировать завалы при ЧС.
С прототипом робота-инспектора для чрезвычайных ситуаций мы участвовали в конкурсе «Новатор Москвы» и выиграли в одной из номинаций. А сейчас готовим большой образовательный проект, в котором будут участвовать студенты разных вузов — МАИ, МФТИ, МЭИ. Так, студенты Физтеха будут заниматься моделированием шагания робота, МЭИ — вопросами энергообеспечения.
На какой стадии проект робота-инспектора?
Создана платформа робота. Он имеет шесть конечностей, способен перемещаться по поверхности, имеет низкое энергопотребление. Его длина — 12–14 мм.
Какие технологии использованы?
Всё то, о чём говорим, основано на технологии микрообработки, которую можно отнести к категории нанотехнологий.
C какими сложностями вы сталкиваетесь в процессе реализации проекта робота-инспектора?
Из-за отсутствия гравитации шагнуть в космосе затруднительно и для робота, и для человека. Поэтому одна из важнейших проблем, которую предстоит решить, — это управляемая адгезия: проще говоря, управляемый процесс прилипания к поверхности и отлипания от неё.
А в чём суть работы устройства?
Микроробот-инспектор нацелен на идентификацию дефектов, которые возникают при ударах микрометеоритов о поверхность солнечных батарей, питающих станцию. С помощью камер и датчиков инспектор будет получать информацию и передавать её для распознавания повреждений. Сегодня эту работу выполняют космонавты. И если мы сможем продемонстрировать эффективность робота, то существенно облегчим внекорабельную деятельность людей.
Когда подобные устройства пойдут в серию?
Создание подобного устройства — междисциплинарная работа, которая связана с привлечением специалистов различных областей. Думаю, три—четыре года понадобится нам для запуска и начала испытаний в космосе.
Сколько роботов одновременно должны работать на МКС?
Их количество должно быть достаточным, чтобы в случае выхода из строя одной части оставшаяся могла выполнять свою функцию. Вероятно, не меньше полутора десятков.
Существуют ли аналогичные изобретения в мире, или это уникальная разработка?
Трудно судить на 100%. Я предпочитаю говорить: аналогов не обнаружено. И это действительно так. Сегодня предпринимают попытки делать спутники-инспекторы — не шагающие, а пролетающие над поверхностью роботы. И это тоже довольно сложная техническая задача, ведь они должны быть снабжены не только навигационными датчиками, но и двигателями.
Андрей Александрович, мы уже затронули тему микроробота-инспектора для использования в чрезвычайных ситуациях. Расскажите об этом проекте подробнее, пожалуйста.
Поскольку устройства миниатюрны, они могут пролезать в щели, которые образованы обломками. Оснащенные инфракрасной камерой, другими датчиками и сенсорами, они помогут обнаруживать под завалами людей или, например, определять источник утечки газа. В рамках реализации этого проекта нам также предстоит решить вопрос адгезии, ведь робот должен перемещаться в экстремальных условиях: по обломкам, в пыли, грязи. Но в случае успеха, запустив рой таких устройств, которые смогут передавать информацию на центральную станцию, сможем облегчить труд людей, задействованных в ликвидации ЧС.
На какой стадии проект, и кто принимает участие в его реализации?
Проект поддержан Российским научным фондом. На данный момент мы создали прототип и планируем продолжить работу над реализацией целостной информационной системы, компонентами которой станут микророботы. В работе уже принимают участие или в скором времени станут частью команды талантливые учёные: Николай Николаевич Болотник, Феликс Леонидович Черноусько, Ирина Георгиевна Горячева, Игорь Петрович Смирнов, Дмитрий Владимирович Козлов, Александр Сергеевич Дмитриев, Сергей Викторович Соколов.
Если пофантазировать, каким будет наш мир в 2051 году, по вашему мнению?
Философия развития мира и техники такова, что каждый год и каждое десятилетие ознаменованы появлением новых средств и новых технических возможностей для того, чтобы облегчить жизнь людей, разнообразить её, обеспечить контроль над тем или иным явлением или процессом. Это как в сказке, чтобы печка сама ходила. Здесь можно долго фантазировать.
Важно одно: любое устройство создают люди. И насколько смелой будет фантазия, насколько много инженерной дерзости будет в нас, настолько инновационными и будут вещи, которые появятся в следующие десятилетия.
