Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технического (проектного) облика робототехнической системы с очувствленными по усилию манипуляторами в составе сервисного космического аппарата.

Номер контракта: 14.578.21.0046

Руководитель: Кондратьев Александр Сергеевич

Должность: заместитель директора по научной работе

Организация: федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"
Организация докладчика: Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
манипуляционная система, робототехническая система, робот, силовая обратная связь, датчик силы, датчик момента, крутящий момент.

Цель проекта:
Проект направлен на решение задачи разработки и исследования очувствленных по усилию манипуляционных систем, которые могут быть использованы в составе сервисных космических аппаратов и других робототехнических систем космического назначения. Цели выполнения ПНИ: - Разработка оптимальных конструктивно-компоновочных решений робототехнической системы в составе сервисного космического аппарата, предназначенного для выполнения контактных и сборочных операций с орбитальными объектами; - Разработка управляющих алгоритмов очувствленной по усилию манипуляционной системы (далее – МС); - Разработка автоматизированного макета очувствленного по усилию манипулятора для экспериментальной отработки контактных и сборочных операций с заданной точностью.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта будут разработаны конструктивно-компоновочные и схемотехнические решения РТС с очувствленными по усилию МС, построены математические и компьютерные модели МС, разработан и изготовлен макетный образец МС, разработаны и отлажены управляющие алгоритмы и программное обеспечение (ПО) системы управления с силовым контуром. Будут проведены исследовательские испытания макетного образца МС, определены ее достижимые тактико-технические характеристики (ТТХ) и разработан проект технического задания на проведение ОКР по созданию очувствленной по усилию МС. По выявленным в ходе проекта объектам интеллектуальной собственности будут поданы заявки на патент.
Макет МС будет обладать следующими характеристиками: масса МС не более 16 кг; радиус полусферы рабочей зоны не менее 700мм; максимальное развиваемое усилие не менее 50Н; количество степеней подвижности 6; номинальная угловая скорость шарниров не менее 2 об/мин; точность измерения внешнего усилия не хуже 0,5 Нм; точность позиционирования не менее 1 см.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Сервисные космические аппараты предназначены для орбитального обслуживания и ремонта космических аппаратов и спутниковых систем различного назначения, а также могут применяться на орбитах Луны, Марса и других небесных тел солнечной системы при их освоении. Манипуляционная система, очувствленная по усилию за счет применения в ее составе датчиков сил и моментов, позволит сервисным космическим аппаратам выполнять требуемые операции с минимальными рисками повреждения космических аппаратов. Поэтому исследование алгоритмов силомоментного управления и разработка макетного образца МС, очувствленной по усилию, является актуальной и важной задачей.
2. Новизна выбранного направления исследований состоит в том, что будут разработаны новые технические решения очувствленных МС дециметрового и метрового размерного ряда, а также исследованы свойства усовершенствованной системы управления МС, построенной на базе алгоритмов силового управления. При проведении исследований применяется современный аппарат компьютерного моделирования и расчетов.
3. Разработанные алгоритмы очувствленной по усилию МС, в сравнении с известными режимами работы образцов манипуляционных систем Института робототехники и мехатроники Немецкого космического агентства (DLR), основываясь на проведенном моделировании позволяют реализовать дополнительно следующие режимы работы: выполнение силовых операций с поддержанием постоянного усилия; движение с преодолением сопротивления; контроль столкновений рабочих органов с препятствиями в недетерминированной внешней среде.
4. Для достижения заявленных результатов было проведено компьютерное моделирование, которое позволило проверить функциональность разработанных алгоритмов. В 2016 г. планируется изготовление макетного образца очувствленной по усилию манипуляционной системы и проведение исследовательских испытаний для подтверждения результатов работы. Разработанный макет будет служить для отработки и совершенствования алгоритмов силомоментной обратной связи.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Области применения: Космическая техника, экстремальная робототехника.
2. Практическое внедрение: в перспективе – создание робототехнических систем сервисных космических аппаратов, предназначенных для выполнения контактных и сборочных операций с орбитальными объектами.
3. Сервисные космические аппараты, предназначенные для выполнения контактных и сборочных операций с орбитальными объектами, позволят решать множество перспективных задач обслуживания и ремонта космической техники, существенно уменьшить риск при внекорабельной деятельности космонавтов.
Планируется достижение следующих социально-экономических эффектов:
- улучшение потребительских свойств манипуляционных систем, по сравнению с существующими образцами за счет совершенствования их технических характеристик;
- создание перспективных робототехнических систем космического назначения.
Разработанные с использованием результатов данной работы робототехнические системы космического и наземного назначения будут обладать лучшими техническими характеристиками по сравнению с существующими образцами, что повысит эффективность их работы, а соответственно, и экономический эффект от внедрения будущих разработок.
4 Ведущие космические державы уделяют большое внимание разработкам и исследованию сервисных космических аппаратов и их робототехнических систем, что открывает большие перспективы в рамках международного сотрудничества. Выступления с результатами ПНИ на международных конференциях и симпозиумах способствует развитию системы демонстрации и популяризации науки, а также обеспечение информационной инфраструктуры.

Текущие результаты проекта:
- разработана эскизная конструкторская документация очувствленной по усилию манипуляционной системы, по которой производится изготовление макетного образца;
- разработаны управляющие алгоритмы очувствленной по усилию МС;
- разработано программное обеспечение макетного образца очувствленнойоусилию МС;
- проведен расчет и моделирование движения сервисного космического аппарата;
- разработан проект исследовательского стенда для проведения испытаний.