Наука в космосе: роботы-помощники

Время экипажа является ценным ресурсом на Международной космической станции, и его ценность для будущих космических миссий только возрастает. Один из способов максимально эффективно использовать время экипажа — использовать робототехнические технологии для помощи членам экипажа в выполнении различных задач или для полной автоматизации других задач.

Текущее расследование космической станции Шаровая камера для помещений JEM 2, является частью продолжающихся усилий по разработке этой технологии. Плавающая панорамная камера с дистанционным управлением была запущена на космическую станцию ​​в 2018 году, и это исследование JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований) демонстрирует использование камеры для автономной съемки видео и изображений в исследовательских целях.

В настоящее время членам экипажа выделяется время для съемки видео и фотографий научной деятельности, что является важным инструментом для исследователей. Успешная демонстрация технологии автономного захвата может в конечном итоге сэкономить время экипажа. Расследование также послужит испытательной площадкой для других задач, которые могут выполнять роботы.

Три свободно летающих робота на космической станции, известной как Астробис,Поддержка многочисленных демонстраций технологий различных типов роботизированной помощи в миссиях по исследованию космоса и на Земле. Результаты этих исследований способствуют совершенствованию робототехники и ее возможностей.

Миссия SoundSee демонстрирует использование звука для мониторинга оборудования на космическом корабле с помощью датчика, установленного на Astrobee. Датчик обнаруживает аномалии в звуках систем жизнеобеспечения, тренажеров и другой инфраструктуры. Звуковые аномалии могут указывать на возможные неисправности.

Предварительные результаты этого исследования подчеркнули разницу между моделированием и экспериментами в космосе и показали, что небольшие изменения в среде моделирования могут аппроксимировать различия в прогнозируемых и наблюдаемых значениях в целевой среде. Исследование также помогает идентифицировать источники звука в постоянно меняющемся звуковом ландшафте космической станции, что может повлиять на будущее использование этой технологии.

Разработка роботов для перемещения по поверхности Луны или Марса представляет собой особую задачу. Ландшафт может быть ухабистым и неровным, что потребует от робота трудоемких преобразований, а плотный реголит или пыль могут привести к неисправности робота и сжиганию большого количества топлива. Одним из возможных решений является то, что роботы смогут перепрыгивать такие ландшафты.

В расследовании Astrobatics Astrobees используются для демонстрации движения посредством прыжкового маневра или самокатапультирования с использованием маневров, похожих на руки. Этот подход может расширить возможности роботизированных транспортных средств для решения таких задач, как помощь экипажу в работе на корабле или за его пределами, обслуживание оборудования, удаление орбитального мусора, выполнение сборки на орбите и исследование. Результаты показали, что маневры самокатапультирования имели больший диапазон движений и обеспечивали большее смещение от исходного положения.

В ходе исследования адгезионного захвата, вдохновленного гекконами, на Astrobee был протестирован клей для роботизированного захвата и манипулирования с использованием специального захвата.

Геккон — это тип ящерицы, который может хвататься за гладкую поверхность, не нуждаясь в таких приспособлениях, как выемки и ручки, чтобы держаться за них. Клеевые захваты, вдохновленные этими рептилиями, которые уже доказали свою эффективность в космосе, могут позволить роботам быстро прикрепляться к поверхностям и отсоединяться от них, даже на объектах, которые двигаются или вращаются.

Исследователи сообщили, что клей работает так, как ожидалось, и предложили некоторые соображения по поводу будущего использования, в том числе освобождение от лишних клеевых плиток и обеспечение полного контакта клея в условиях микрогравитации. Кроме того, для роботов, используемых для работы в транспортных средствах или выходах в открытый космос, захваты Gecko должны быть способны поглощать кинетическую энергию и компенсировать смещение. Захватам также нужны датчики, чтобы определить, когда все плитки соприкасаются с поверхностью, чтобы можно было приложить натяжение в нужный момент.

К космическому мусору относятся спутники, которые можно отремонтировать или вывести с орбиты. Многие из этих объектов разваливаются, что затрудняет встречу и стыковку с ними. В ходе расследования ROAM использовались Astrobees для демонстрации техники наблюдения за тем, как цель спотыкается, и использования этой информации для планирования маршрутов для безопасного достижения ее. Результаты моделирования доказали точность метода еще до начала эксперимента.

Предыдущая роботизированная технология SPHERES использовала сферические спутники размером с шар для боулинга для тестирования группового полета и алгоритмов управления несколькими космическими кораблями, а также для проведения исследований в области физики и материаловедения. В одном из таких исследований проверялись автономные маневры сближения и стыковки. Технология позволяла справляться со все более сложными сценариями, которые добавляли неподвижные и движущиеся препятствия.

Предыдущий робот, испытанный на космической станции, «Робонавт», по конструкции был похож на человека. У него было туловище, руки с человеческими руками, голова и ноги с рабочими органами, которые позволяли ему перемещаться внутри космической станции. Находясь на станции, Робонавт щелкнул выключателями, снял пылезащитные колпачки и почистил поручни.

Расследование ISAAC объединило Robonaut и Astrobees, чтобы продемонстрировать технологию отслеживания состояния исследовательских транспортных средств, транспортировки и разгрузки грузов, а также реагирования на такие проблемы, как утечки и пожары.

Второй этап испытаний на борту станции сосредоточен на управлении несколькими роботами при передаче груза между беспилотной космической станцией и прибывающим грузовым кораблем. На третьем и последнем этапе тестирования команда создаст более сложные сценарии ошибок для роботов и разработает надежные методы реагирования на аномалии.

Эти и другие Робототехника Исследования способствуют успеху будущих миссий, поскольку роботы могут помогать членам экипажа в выполнении различных задач, экономя их время и снижая риски работы за пределами космического корабля и среды обитания. Роботы-помощники также имеют важное применение в суровых и опасных условиях на Земле.

искать Эта база данных предназначена для научных экспериментов. Чтобы узнать больше о тех, упомянутых выше.