Исследователи из Пекина нашли решение проблемы вибраций при сборке на орбите

Сборка на орбите стала одним из важнейших аспектов космической деятельности, когда манипулятор часто и непосредственно взаимодействует с объектами в процессе сложной сборки. Традиционное управление манипулятором имеет ограничения в адаптации к различным задачам сборки и уязвимо к вибрациям, что приводит к сбоям в сборке.

Для решения этой проблемы исследователи из Пекинского технологического института предлагают метод управления с переменным коэффициентом усиления, основанный на переменных демпфирующих характеристиках человеческой руки. Этот метод позволяет эффективно повысить безопасность, надежность и адаптивность сборки космических роботов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cyborg and Bionic Systems 6 сентября 2023 года.

Роботы все чаще используются для технического обслуживания и ремонта в космосе благодаря их большей приспособленности к суровым условиям космического пространства по сравнению с космонавтами-людьми. Эта тенденция крайне важна для развития космической техники, поскольку она может помочь снизить риски для здоровья людей на космических станциях и решить проблемы ремонта космических аппаратов в космосе.

Роботизированная сборка — важнейшая область исследований, в которой в последние годы наблюдается значительный прогресс. Основным методом, позволяющим роботам выполнять сложные задачи сборки, является контроль соответствия. Однако управление по соответствию предъявляет высокие требования к контактным характеристикам манипулятора, что затрудняет достижение требуемых уровней точности и адаптивности.

В ответ на эти проблемы исследователи предложили различные методы управления соответствием, включая демпфирование, управление жесткостью, гибридное управление силой и положением, а также алгоритмы нечеткого адаптивного управления. Эти алгоритмы направлены на повышение адаптивности и эффективности роботов при выполнении задач сборки, особенно в неизвестных условиях.

Задачи сборки часто предполагают контакт манипулятора с собираемым объектом. Для того чтобы чрезмерная сила контакта не повредила объект, необходимо демпфирование для рассеивания энергии и сдерживания вибрации. Объекты с большим демпфированием быстрее расходуют энергию под действием внешних сил. Опорно-двигательный аппарат человеческой руки может гибко регулировать демпфирование для безопасного и стабильного выполнения различных задач. Для сбора таких параметров, как контактная сила и скорость, была создана динамическая платформа сбора данных, позволяющая фиксировать движение руки.

Основными компонентами системы являются подсистема захвата движения и подсистема измерения контактной силы. Датчик силы ATI omega160 6D используется для сбора данных о силе контакта между рукой человека и деталями сборки, а данные о конечной скорости движения руки человека получаются с помощью системы захвата движения Stereolabs ZED mini.

Чтобы получить более точное представление о характеристиках движения человеческой руки, мы используем высокопроизводительное оборудование для измерения и анализа полученных данных, — говорит Сяо Хуанг, исследователь из Пекинского технологического университета.

Для того чтобы робот мог лучше выполнить задачу сборки, исследователи обобщили динамические характеристики человека, проанализировав данные о движении человеческой руки в процессе сборки, и применили эту возможность к роботам. Кроме того, поскольку задачи сборки спутников разнообразны, а схемы контактов сложны, исследовательская группа проанализировала различные сценарии в процессе сборки спутников и вывела три схемы контактов для сборки спутников.

Это может помочь нам лучше моделировать контакты при сборке роботизированных спутников и более точно контролировать безопасную сборку роботов, — сказал Сяолей Цао, исследователь из Пекинского технологического университета.

В рамках своего эксперимента команда провела проверку моделирования сборки космических спутников с помощью наземной экспериментальной платформы. Роботизированная платформа позволяет измерять силы и крутящие моменты на конце роботизированной руки в направлениях X, Y и Z. Они применили человекоподобный регулятор переменного параметра адмиттанса для эксперимента по сборке спутника-робота и успешно проверили эффективность человекоподобного регулятора переменного параметра адмиттанса.

Человекоподобные стратегии управления могут повысить адаптивность, точность и управляемость роботов, выполняющих задачи сборки и обслуживания космических аппаратов. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы роботы могли выполнять гибкие задачи сборки, сравнимые с реальными человеческими. Необходимы также долговечные и надежные роботы, способные выдерживать жесткие условия космического пространства.

Прогресс в области стратегий управления гуманоидами может иметь важное значение для будущего исследования и освоения космоса, повышая эффективность, безопасность и надежность миссий, — заключает Чжихун Цзян, профессор Пекинского технологического университета.

28.10.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ

Образовательное пространство Технологическое м...

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред