Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0046

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0046
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"
Название доклада
Разработка технического (проектного) облика робототехнической системы с очувствленными по усилию манипуляторами в составе сервисного космического аппарата.
Докладчик
Кондратьев Александр Сергеевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели работы:
– 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 очувствлённой по усилию манипуляционной системы;
– разработка автоматизированного макета очувствлённого по усилию манипулятора для экспериментальной отработки контактных и сборочных операций с заданной точностью.


Актуальность и новизна исследования
Новизна исследований состоит в том, что разработаны новые технические решения очувствленных манипуляторов дециметрового и метрового размерного ряда, а также исследованы свойства усовершенствованной системы управления манипуляторов, построенной на базе алгоритмов силового управления.
Актуальность проведения исследований по созданию очувствленных по усилию манипуляционных систем определяется отсутствием в России аналогов разрабатываемой системы, а также тем, что за рубежом подобные МС также находятся в стадии разработки.
Описание исследования

ПНИ проводились с применением таких методов исследования как:

  • метод информационного поиска и систематизации данных;
  • метод аналитического сравнения;
  • метод аналитического расчёта;
  • метод компьютерного моделирования;
  • метод научного эксперимента.

В рамках ПНИ был принят ряд решений, повлиявших на итоговый результат:

На основании анализа рассмотренных концепций МС, их функциональных возможностей и технической сложности создания и применения, была выбрана концепция МС с одним манипулятором, оснащённая системой силомоментного очувствления;

На основании перечня задач, стоящих перед сервисным КА, были сформированы требования к функциональности системы управления МС;

При помощи аналитического расчёта кинематики и динамики манипуляционной системы и компьютерного моделирования были определены кинематические, а на их основе – конструктивные, схемы МС и макетного образца МС; выбраны элементы исполнительных электромеханических модулей и подтверждено теоретическое достижение количественных технических требований.

Проверка разработанных алгоритмов управления была проведена на исследовательском стенде. Определение точности отработки траектории в позиционном режиме было проведено на панели “Весы”, перемещением через последовательность опорных точек с выполнением остановки (паузы) в каждой из них.

Кроме того, на данной панели были проведены испытания, при котором исполнительное устройство (щуп) должно было перемещаться вдоль поверхности весов с определённой скоростью, создавая при этом заданную силу давления на поверхность весов. Фактическая сила давления при этом измерялась при помощи весов.

Исследование на панели “Динамометр” заключалось в задании величины усилия растяжения динамометра при помощи ИУ и сравнении его с фактическим усилием на динамометре. Были рассмотрены случаи различной ориентации динамометра и различной величины усилий.

Исследования на панели “Резьбовые соединения” включали завинчивание гаек из ряда М3 – М6 на заданную величину усилия затяжки. Фактическое усилие затяжки проверялось измерительным ключом.

На панели “Отверстия” выполнялись испытания, при котором ИУ перемещается к отверстию с линейным и угловым смещением относительно оси отверстия, и успешно выполняли заход в  отверстие, что моделирует операции стыковочного типа.

Панели “Траектория2” и “Траектория1” предоставили возможность исследования поведения МС при столкновении с препятствиями в недетерминированной среде. ИУ , первоначально заведённое в верхнюю точку паза, при задании движения вдоль панели вниз, выполняло перемещение в соответствии формой паза, не вызывая усилий, превышающих допустимые. При задании траектории, невозможной для выполнения (попадании в локальный экстремум), движение прекращалось с мгновенной выдачей соответствующего сообщения оператору.

Результаты исследования

Ключевые результаты исследования следующие:

  • сформирован проектный облик МС для сервисного КА;
  • разработаны управляющие алгоритмы очувствленной по усилию МС;
  • разработан и изготовлен стенд для исследовательских испытаний макетного образца МС;
  • разработано тестовое ПО макетного образца МС;
  • разработан и изготовлен макетный образец МС, прошедший исследовательские испытания;
  • разработан проект ТЗ на ОКР «Разработка робототехнической системы сервисного КА».

Показано, что проектный облик МС для сервисного КА соответствует мировому уровню разработок по тематике, обладает патентной чистотой и может быть воплощён в жизнь в рамках ОКР. Исследовательские испытания показали, что управляющие алгоритмы и созданное на их основе тестовое ПО реализуют поставленные в ПНИ задачи и позволяют сделать вывод о возможности перспективной МС выполнять необходимые функции в составе сервисного КА. Разработанные управляющие алгоритмы соответствуют мировому уровню в области силомоментного управления РТС.

Практическая значимость исследования
Результаты ПНИ могут быть применены при выполнении ОКР по теме исследований, а также при создании иных видов РТС, в которых актуальны разработанные алгоритмы силомоментного управления, в том числе, в РТС для атомной промышленности и для подводного применения. РТС, обладающие системами управления на основе разработанных алгоритмов, будут обладать повышенной адаптивностью в недетерминированной среде и существенно более высоким уровнем безопасности (относительно нерасчётных и не предусмотренных логикой работы столкновений РТС с внешней средой и с самой собой).
Презентация

Presentation_CRDI_RTC_Servicer.pptx

Постер

Poster_ManS.ppt