Google PlusFacebookTwitter

Космическая робототехника для монтажа и сервиса: потенциальные задачи, концепции перспективных систем

Май 19, 2020 в Статьи | нет комментариев

Share On GoogleShare On FacebookShare On Twitter

ПАВЕЛ ПЕТРОВИЧ БЕЛОНОЖКО,

13 ИЮНЯ 2019

Современный этап развития космической робототехники характеризуется наличием двух тенденций, в определенной степени противоречивых. С одной стороны, основной опыт реальной эксплуатации накоплен, прежде всего, применительно к средствам космической робототехники, являющимся составной частью сложных многофункциональных пилотируемых систем. Таким образом, логика развития, очевидно, предполагает дальнейшее совершенствование элементов перспективной космической инфраструктуры, под которыми подразумеваются крупногабаритные многомодульные космические объекты, подобные орбитальным станциям. Поэтапный монтаж и последующая длительная эксплуатация таких объектов предполагают одновременное развитие средств робототехники — неотъемлемой составляющей этих объектов. Целью развития является постепенное уменьшение объема работ, выполняемых человеком в открытом космосе.

С другой стороны, в области перспективных проектов акцент все больше смещается на робототехническое сервисное обслуживание, трактуемое в широком смысле и подразумевающее также роботизированные монтажные операции применительно к весьма широкому классу объектов, в том числе не приспособленных изначально к такому обслуживанию. При этом предполагаемые автономные робототехнические средства, являясь существенно более сложными по сравнению с реально работающими на орбите устройствами, не только не имеют эксплуатируемых аналогов, но нацелены при этом на надежное решение весьма сложных комплексных задач. Наглядным примером может служить контактное взаимодействие автономного роботизированного сервисного модуля с вышедшим из строя космическим аппаратом, не имеющим систем, которые обеспечивают взаимное позиционирование при сближении и стыковке, совершающим произвольное неуправляемое движение и не оснащенным стыковочными узлами и специализированными захватными интерфейсами. Таким образом, практическая реализация подобных проектов предполагает не только конкретизацию концепций и уточнение задач, но также и прорывное развитие в области ключевых робототехнических технологий в космосе.

Cпектр декларируемых задач для космической робототехники весьма широк. Например, выделены следующие группы задач: стыковка, дозаправка на орбите, ремонт, модернизация, транспортировка, спасение, ликвидация космического мусора. В предложено выделять робототехническое обеспечение внутрикорабельной и внекорабельной деятельности на обитаемых орбитальных комплексах, роботизированные сборку и обслуживание орбитальной инфраструктуры в ближайшем космосе, робототехническое обеспечение доставки грузов и проведение работ на лунной орбите и поверхности Луны, автоматизированные исследования и создание напланетной инфраструктуры в пределах Солнечной системы, автоматизацию и роботизацию полетов и работ за пределами Солнечной системы.Кроме того робототехнические системы могут выполнять следующие категории роботизированных сервисных операций орбитального обслуживания: устранение отказов, продление срока эксплуатации и прочие операции. К операциям устранения отказов отнесены: управление движением (корректировка орбиты – перемещение КА-клиента с неверного первоначального места доставки); развертывание (помощь в раскрытии солнечных батарей, антенн и других развертываемых элементов); ремонтно-восстановительные работы (ремонт или замена вышедших из строя компонентов). Продление срока эксплуатации КА предполагает выполнение следующих сервисных операций: управление движением (транспортировка – перенос КА-клиента на новую рабочую орбиту для экономии запасов топлива спутника); пополнение запасов расходных материалов, дозаправка (пополнение запасов топлива, охлаждающей жидкости и других расходных материалов); ремонтно-восстановительные работы (замена отработавших элементов); модернизация с целью расширения функциональности спутника и реконфигурация. К прочим отнесены следующие роботизированные операции: инспекция (дистанционная или контактная – осмотр КА-клиента с целью выявления неисправностей); управление движением (увод с орбиты (захоронение/затопление) – перемещение нерабочего КА-клиента и космического мусора с рабочей орбиты на орбиту захоронения или в атмосферу); сборочные операции (сборка ферменных конструкций, космических аппаратов и станций); разборка (извлечение функциональных блоков отработавших КА с целью замены элементов в неисправных КА). Особо следует выделить задачу создания роботов-помощников экипажа пилотируемых космических объектов.

Японский экспериментальный модуль МКС, оснащенный манипуляционной системой Japanese Experiment Module Remote Manipulator System (JEMRMS)

Перечисленные задачи весьма различаются по виду требуемых робототехнических средств, режимам их работы, степени их автономности, уровню детерминированности среды функционирования и приспособленности объектов для роботизированного обслуживания, наличию технического и технологического задела, степени реализуемости проектов в целом в зависимости от наличия соответствующих роботизированных средств. Применительно к масштабным задачам на долговременную перспективу важно также подчеркнуть очевидную необходимость уточнения требований к ориентированным на решение этих задач робототехническим устройствам в процессе их проектирования и экспериментальной отработки.

 

Источник>

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code