Международная космическая станция вносит значительный вклад в изучение воздействия космического пространства на живые организмы и свойства различных материалов. Чтобы получать от нее максимальную пользу, необходимо проводить больше экспериментов. Данные, полученные с их помощью, уже повлияли на развитие фундаментальной науки и в будущем смогут найти применение в повседневной жизни. Автоматизация процессов позволит увеличить число экспериментов. Группа молодых разработчиков, в которую вошел студент электротехнического факультета Пермского Политеха, разработала проект роботизированной лаборатории с дистанционным визуальным контролем. Она поможет повысить качество проведения статичных экспериментов и сэкономить рабочее время исследователей на космической станции.
В разработке также приняли участие студенты МГТУ им. Баумана и университета «Иннополис».
— По официальным данным ЦНИИМАШ, 35 % экспериментов на российском сегменте МКС требуют непрерывного сбора информации. Сейчас космонавты выполняют эту работу вручную. Автоматические системы позволят проводить длительные статичные эксперименты, не требующие вмешательства человека, но для реализации которых необходимо наблюдение. Это поможет увеличить их точность, получить больше данных и сократить затраты на проведение исследований, — поясняет один из разработчиков, студент кафедры «Автоматика и телемеханика» электротехнического факультета Пермского Политеха Алексей Баландин.
С помощью лаборатории можно будет изучать процессы в клетках и тканях, выращивать растения и кристаллы, исследовать влияние микрогравитации, а также проводить исследования с радиоактивными объектами.
Молодые исследователи разработали платформу размером 50 * 50 * 60 см, которая включает подвижную систему визуального контроля. Лабораторией можно дистанционно управлять в режиме реального времени. Каркас состоит из конструкционного профиля, подвижные элементы закреплены на потолке, а объект эксперимента необходимо устанавливать на нижней платформе. Лаборатория оснащена статичной и подвижной камерами. Манипулятор в виде «руки» перемещает камеру и обладает тремя подвижными узлами, в том числе плечевым и локтевым суставом. Ими управляют шаговый двигатель и два сервопривода. Стабилизируют конструкцию специальные амортизаторы. Конструкцию лаборатории можно также оснастить набором датчиков изменения цвета или газоанализатором. Платформа позволяет вести наблюдение за экспериментом с различных ракурсов.
— Программная часть нашей платформы состоит из двух сервисов: стриминга видео и управления установкой. Стриминг происходит с помощью Raspberry Pi и Motion JPEG. Далее поток передается по HTTP на клиентское приложение. Установка управляется с помощью HTTP-протокола. В качестве хоста ы используем одну из Raspberry Pi, а для выполнения команд перемещения — Arduino Mega. RPi также можно оснастить черным ящиком для сохранения информации. Одновременное применение Arduino и RPi необходимо для синхронного выполнения задач перемещения и фиксации камеры и обработки изображения с камер. Arduino Mega обеспечивает работу исполнительных элементов лаборатории и считывание показателей с сенсоров для более точного позиционирования манипулятора, — подчеркивает студент Пермского Политеха.
По словам разработчиков, полных аналогов лаборатории в России пока нет, так как для этих целей используют экспериментальные стенды, нацеленные на конкретные технические задания.
Молодые исследователи презентовали идею на фестивале проектов образовательного центра «Сириус». Разработка была реализована по техзаданию молодежного конструкторского бюро ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева». Проект также будет интересен для внедрения на предприятиях химической и нефтегазовой отраслей, в научных центрах, лабораториях и образовательных учреждениях, считают авторы разработки.