Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка основных функциональных и мехатронных систем роботов для космического и напланетного использования.

Номер контракта: 14.578.21.0141

Руководитель: Кутлубаев Ильдар Мухаметович

Должность руководителя: профессор

Докладчик: Новосельцев Николай Владимирович, аспирант

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
чернота и холод космического пространства, кондуктивный и лучистый теплообмен, плотность внешнего теплового потока на орбите земли, угловые коэффициенты излучения (уки), отражающая способность поверхности (as), степень черноты поверхности (e), эффективное тепловое сопротивление экранно-вакуумной теплоизоляции (эвти), система терморегулирования (стр), уравнения теплового баланса, равновесная температура, метод изотермических элементов, тепловакуумные испытания, азотные экраны; факторы космического пространства, срок активного существования (сас), радиационная стойкость,ионизирующие излучения, тяжёлые заряженные частицы, солнечные космические лучи (скл), галактические космические лучи (гкл), поглощённая и накопленная дозы радиации, естественные радиационные пояса земли (ерпз); мехатроника, манипуляторы робота, самостопорящийся захват, абсолютные и инкрементные энкодеры, электродвигатели, сервоприводы, волновые редукторы, контроллеры управления, костюм управления; многопараметрическая мультидисциплинарная оптимизация, генетический алгоритм, особь, хромосома, кроссинговер, популяция, функция полезности, фронт парето, недарвиновские модели эволюции, нечёткие генетические алгоритмы.

Цель проекта:
1. Комплексная разработка функциональных и мехатронных систем робототехнических средств, предназначенных для работы в сложных условиях открытого космоса и на поверхности планет 2. Разработка основных функциональных (терморегулирования и управления) и мехатронной (манипуляционной) систем роботов антропоморфного типа (РАТ) для выполнения различных операций в сложных условиях открытого космоса и на поверхности планет.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Макет РАТ, предназначенный для испытаний основных функциональных
(терморегулирования и управления) и мехатронной (манипуляционной) систем.
Система терморегулирования макета РАТ.
Система управления макета РАТ.
Манипуляционная система макета РАТ.
Результаты экспериментальных исследований, исследовательских испытаний отдельных систем, комплексных испытаний макета РАТ

2. Система терморегулирования РАТ должна обеспечивать поддержание
рабочей температуры всех компонентов РАТ в различных режимах его эксплуатации и должна включать: поверхности радиационного теплообмена, элементы экранно-вакуумной теплоизоляции, термодатчики телеметрические и функциональные, блок управления
Система управления РАТ должна быть предназначена для управления
манипуляционной системой РАТ и должна включать: устройство приёма управляющих сигналов, устройство преобразования управляющих сигналов, устройство формирования и выдачи управляющих воздействий.
Манипуляционная система РАТ должна быть предназначена для выполнения
задач манипуляции и позиционирования манипулятора в пространстве и должна включать: несущий корпус, манипулятор, захват.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Прототип систем космического манипуляционного робота антропоморфного типа, устанавливаемового на транспортном манипуляторе типа «Канадарм», и используемового для прецизионных работ с элементами наружной инфраструктуры МКС.
Макет будет обладать необходимыми тактико-техническими данными – скоростью перемещения манипуляторов, силой захвата кисти и точностью позиционирования. В ходе его разработки будут решены проблемы вызываемые влиянием на конструкцию факторами космического пространства (так называемая «радиационная стойкость»: ЕРПЗ, ИРПЗ, СКЛ, ГКЛ). С учётом влияния этих факторов будет разработана его система терморегулирования, обеспечивающая нахождение всех его элементов в области комфортных температур с учётом «холода» и «черноты» космического пространства, отсутствия конвективного теплообмена для охлаждения работающих двигателей приводов манипуляторов, наличием внешнего теплового потока от Солнца.
Ожидаемые результаты тактико-технических данных функциональных (терморегулирования и управления) и мехатронной (манипуляционной) систем макета будут сопоставимы с аналогичными разработками мирового уровня – Робонавт2, Айла
Для достижения заявляемых характеристик будет разработана необходимая конструкторская документация, созданы и исследованы необходимые модели, проведены многопараметрические и многокритериальные расчёты, испытания различных подсистем, входящих в прототип робота.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
На сегодняшний момент сложные деликатные работы в открытом космосе выполняет космонавт, перемещаемый в нужную точку в окрестности МКС транспортным манипулятором типа «Канадарм». Создаваемая научно-техническая продукция заменит человека (имеющего определённые ограничения) в этом процессе. Это позволит значительно расширить перечень работ, выполняемых в космосе, связанных с обслуживанием самой МКС и ремонтом и заправкой спутников.
Развитием разработки такого робота станет исследование его применения для работы на поверхности Луны, в целях участия в строительстве и обслуживании лунных баз и поселений.

Текущие результаты проекта:
Проработаны схемные решения, разработаны эскизные модели главных узлов и систем космического робота, определён тип и состав его системы терморегулирования, проведен предварительный анализ тепловых режимов и факторов радиационной стойкости, определена последовательность и взаимосвязь всех работ по отработке отдельных систем и проведению испытаний.