Тренажно-моделирующий комплекс для подготовки внекорабельной деятельности космонавта

Основу комплекса составляет имитационная интерактивная среда планирования и контроля, разрабатываемая как виртуальная среда для отработки задач формирования и планирования сценариев внекорабельной деятельности (ВКД) космонавта – оператора робототехнических средств (РТС) космических станций на тренажно-моделирующих комплексах (ТМК).

Комплекс предназначен для:

• предварительного ознакомления с МКС – виртуального осмотра объекта;
• функциональной, ситуационной и психологической адаптации к объекту деятельности и особенностям внешних условий, включая ориентацию и передвижение в открытом космосе;
• отработки и получения устойчивых навыков при решении конкретных функциональных задач;
• получения опыта работы в различного рода нештатных ситуациях, связанных с передвижением в открытом космосе, ориентацией среди модулей МКС и т.п.;
• тренировки экипажей при работе с перспективными МКС;
• создания компонентов для обеспечения работы медико-биологической системы контроля состояния операторов, исследования психологической и физиологической адаптации космонавтов.

Комплекс обеспечивает:

• необходимую для выполняемых космонавтами задач максимальную степень детализации представления внешнего облика МКС с учетом изменения ее конфигурации и в соответствии с возможными реальными условиями работы на основе баз данных фрагментов виртуальных изображений, фоноцелевой обстановки;
• адекватность отображения взаимодействия космонавта-оператора с РТС с учетом особенностей его передвижения и ориентации в космосе, конструктивных особенностей робототехнических систем, приборов и средств наблюдения.

Об управлении

Графической средой синтеза виртуальной реальности для тренажно-моделирующих комплексов рассматриваемой предметной области является WorldUp – программный комплекс для создания приложений виртуальной реальности и визуального моделирования.

На этапе планирования ВКД осуществляется конструирование траекторий движений виртуальных динамических моделей. В процессе тренажа космонавт-оператор, зафиксированный в передвижном рабочем месте на манипуляторе ERA, должен управлять последним таким образом, чтобы траектория перемещения отклонялась от заданной траектории не более чем на некоторую допустимую величину. Управление движением осуществляется с помощью клавиатуры эмулятора пульта управления, расположенного на передвижном рабочем месте. Слежение на текущим положением передвижного рабочего места относительно поверхности космической станции осуществляется с помощью двух телекамер, закрепленных на секциях манипулятора.

На рисунке 1 представлен кадр визуализации сцены ВКД, иллюстрирующий принцип работы виртуальной модели конструкции «манипулятор ERA – передвижное рабочее место – космонавт», жестко закрепленной на поверхности МКС.

Рисунок 1

Инструктор тренажно-моделирующего комплекса подготовки космонавта имеет возможность наблюдения за работой космонавта в одном из нескольких режимов.

Режимы наблюдения и контроля:

• из внешней неподвижной точки виртуального пространства моделирования;
• из точки, «привязанной» к оси визирования (направления взгляда) космонавта (режим автосопровождения);
• видеоряд, фиксируемый телекамерами, расположенными на манипуляторе;
• режим с возможностью отображения зоны обзора космонавта, то есть области поверхности космической станции, видимой в текущий момент космонавтом.

На рисунке 2 показан кадр визуализации ВКД, моделирующий телевизионное изображение зоны обзора (режим широкого поля технического зрения) из внешней точки наблюдения.

Рисунок 2

Область применения

Комплекс используется в:

• системах для отработки алгоритмов совместной работы оператора с робототехническими комплексами;
• тренажно-моделирующих комплексах для обучения и отбора персонала.