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

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

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло
Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло

Если проникнуть глубоко-глубоко под повер...

Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак
Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
В США растет число госпитализаций из-за гепатита и алкоголя
В США растет число госпитализаций из-за гепатита и алкоголя
Ученые рекомендуют включать настольные игры с цифрами в образовательный процесс для детей младшего возраста
Ученые рекомендуют включать настольные игры с цифрами в образовательный процесс для детей младшего возра...

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса