Colloquio

21.09.2016 09:41

GIORNALE RUSSO. ALESSANDRO GREBENSHIKOV. AVATAR, TI CONOSCO!

La ROSCOSMOS State Corporation stanzierà quasi 2,5 miliardi di rubli per creare robot per lavorare nello spazio. Che tipo di “astronauti meccanici” sono necessari fuori dalla stazione spaziale? A quali test vengono sottoposti i “cyber” prima di poter entrare in orbita? Quale robot geologo russo è progettato per Marte? Alexander GREBENSHIKOV, capo del laboratorio di robotica spaziale presso l'Istituto centrale di ricerca di ingegneria meccanica (TsNIIMash), ne parla a RG.

- Alexander Vladimirovich, quindi che tipo di robot sono necessari per lavorare nello spazio?

Inizialmente si tratta di robot per il supporto operativo delle attività extraveicolari degli astronauti. Cioè, assistenti. E poi robot che eseguiranno “in autonomia” la manutenzione di attrezzature e componenti sulle superfici esterne della stazione. Ad esempio, ispezione visiva, operazioni tecnologiche e di riparazione, manutenzione di strumenti scientifici, ecc.

-Quali sono i requisiti principali per i cyberastronauti?

La cosa principale è garantire la sicurezza delle persone vicine e dell'oggetto stesso: una stazione o una nave. Cioè, le azioni dei robot non dovrebbero portare a situazioni di emergenza o anomale. Il secondo è l'effettiva funzionalità del robot. E in terzo luogo, la sua elevata affidabilità e resistenza ai fattori dannosi nello spazio.

Gli avatar robotici saranno le macchine più versatili per operazioni complesse sulla Luna e su altri pianeti. E quali vantaggi offrono?

Due sono innegabili: ridurre i rischi per la vita e la salute dell’equipaggio quando lavora nello spazio, nonché ridurre i costi. Posso dire che ogni ora di lavoro esterno degli astronauti costa, secondo varie stime, dai 2 ai 4 milioni di dollari. I numeri parlano da soli. Inoltre, l’uso futuro di robot per eseguire operazioni di routine su stazioni presidiate consentirà all’equipaggio di liberare ulteriore tempo per riposarsi o risolvere altri problemi urgenti.

Per quanto ne so, la Russia ha già sviluppato il primo sistema robotico che aiuterà gli astronauti nello spazio? O più precisamente, un prototipo?

Sì, gli sviluppi del design sono in corso da tre anni. Sulla base dei dati iniziali di TsNIIMash, l'azienda di tecnologia Android ha prodotto un prototipo terrestre del robot spaziale Android SAR-401. Alla fine del 2014, presso il CPC omonimo. Yu.A. Gagarin, furono effettuati i suoi test funzionali. Il robot, in modalità remota sotto il controllo di un operatore, ha eseguito con successo operazioni standard: commutato interruttori a levetta, afferrato strumenti, lavorato con serrature meccaniche, connettori elettrici, ispezionato la superficie utilizzando telecamere, illuminato l'area di lavoro degli astronauti, abbassato e sollevato la visiera del casco della tuta spaziale e asciugò il vetro del finestrino.

Successivamente, sono stati sviluppati i progetti preliminari di un sistema robotico di trasporto e manipolazione per supportare le attività extraveicolari, nonché il robot antropomorfo Andronaut. Sono stati sviluppati campioni prototipo e sono stati effettuati test di laboratorio.

Che aspetto ha un robotnauta spaziale russo? Quali test deve superare prima di andare in orbita?

Per quanto riguarda il robot SAR-401, assomiglia a una persona. Ma finora senza gambe: è più opportuno spostarlo lungo la stazione spaziale utilizzando un manipolatore di trasporto. Le sue “mani” e “dita” hanno le stesse dimensioni e grado di mobilità di quelle di una persona, e il controllo viene effettuato utilizzando un esoscheletro indossato dall'operatore. Il robot ripete esattamente tutti i movimenti dell'operatore, che controlla a distanza il lavoro utilizzando un casco per realtà virtuale in immagini stereo. Viene trasmesso dalle telecamere situate all'interno della "testa" del robot.

Prima di andare in orbita, il robot deve sottoporsi a una serie di test seri: vuoto termico, forza di vibrazione e resistenza alle radiazioni, compatibilità elettromagnetica e molti altri.

- È importante qui l'unità di forma e contenuto? In quale direzione si sta muovendo il pensiero progettuale?

Per quanto riguarda il robot Android, senza dubbio. Strutturalmente, deve essere completamente cinematicamente simile a una persona. Solo allora sarà in grado di eseguire operazioni “fini” caratteristiche delle capacità motorie delle mani e delle dita umane. Inoltre, l'aspetto umanoide del robot è più adatto a svolgere la funzione di supporto psicologico per gli astronauti.

Robot ragno spaziale, robot serpente, robot scimmia, ecc. - è un volo di fantasia per i designer? Oppure tali forme sono dovute a necessità?

In alcuni casi, tali forme sono dovute alla necessità. Ad esempio, i robot simili a ragni sono più adatti a scalare pendii ripidi e sciolti dei crateri. Sono più stabili e possono essere estratti utilizzando le gambe del manipolatore anche da una posizione invertita. Ma per il movimento all'interno di labirinti stretti o tubi: serpentini.

- Quali materiali vengono sviluppati per proteggere i robot dalle radiazioni, dalle microparticelle e dai micrometeoriti?

Il "ripieno" elettronico del robot è protetto dalle microparticelle dal suo corpo. È realizzato con materiali spaziali tradizionali: leghe di alluminio, titanio, compositi. Come parte dei sistemi meccatronici ed elettronici del robot verranno utilizzati componenti resistenti alle radiazioni e prodotti elettrici e radiofonici e verranno utilizzati metodi di ridondanza di componenti e sistemi critici.

Molti scienziati sostengono: solo le macchine automatiche dovrebbero funzionare nello spazio, non è assolutamente necessario rischiare una persona. Ma uno dei cosmonauti una volta disse: “Quando si va nello spazio, qualcosa deve essere sostituito. Il centro di controllo dice: "Prendi la chiave per 14". L'ho preso e quando mi sono avvicinato al sistema ho capito: deve esserci una chiave diversa. Un robot completerebbe il mio compito con la chiave 14? NO. E l'ho fatto." Si scopre che i robot non possono fare tutto?

In effetti, non è ancora possibile creare robot dotati di intelligenza artificiale avanzata in grado di sostituire completamente l’uomo in tutte le situazioni dello spazio. E non solo lì. Tuttavia, in molti casi non esiste alternativa ai robot nello spazio. Ciò vale per lo svolgimento di lavori pericolosi e ad alta intensità di manodopera come, ad esempio, la manutenzione delle centrali nucleari spaziali nel prossimo futuro, i lavori di costruzione e installazione per creare basi lunari e planetarie, la ricerca di asteroidi e pianeti lontani. Ma allo stesso tempo, i robot saranno controllati o controllati da una persona. Pertanto, è ora in corso un lavoro attivo per migliorare le interfacce robot-uomo, nonché il comportamento autonomo adattivo dei robot e l’interazione di gruppo dei robot tra loro.

- Che tipo di futuro cosmico attende gli avatar robotici? Sono difficili da gestire?

Avatar robot, ad es. i robot umanoidi (androidi), controllati da una persona e che ne copiano i movimenti, diventeranno in futuro le macchine più universali per eseguire operazioni complesse su oggetti spaziali nello spazio vicino alla Terra, sulla Luna e su altri pianeti. I metodi per controllare gli androidi si stanno ora sviluppando attivamente. E la gestione degli androidi, ovviamente, richiede un po’ di formazione.

Perché gli scienziati dicono che gli avatar potranno lavorare solo vicino alla Terra? Ad esempio sulla Luna o nelle stazioni spaziali? A causa di un ritardo nel segnale?

Questo è un problema comune con il controllo del teleoperatore remoto. Se i segnali di feedback vengono ritardati per più di due secondi, potrebbe verificarsi una mancata corrispondenza tra le azioni dell'operatore umano e quelle del robot. E questo è un fallimento del compito. Vicino alla Terra (soggetto alla visibilità radio diretta), i ritardi dei segnali di controllo sono relativamente piccoli: meno di 0,2 secondi.

Per quanto riguarda la Luna, il ritardo totale (andata e ritorno) è già di oltre 2,5 secondi. Ciò causò, ad esempio, difficoltà nel controllo del rover lunare sovietico. Pertanto, è meglio controllare gli avatar sulla Luna dalla stazione orbitale lunare o dai compartimenti pressurizzati della base lunare. E utilizzare anche metodi di controllo di supervisione con elementi di intelligenza artificiale, compreso il riconoscimento delle immagini, la navigazione autonoma e il processo decisionale.

- Cosa sta succedendo ora ai robot russi SAR-401 e Andronaut? Quando potranno andare a lavorare nello spazio?

Sulla base del SAR-401, nell'ambito dell'esperimento spaziale Teledroid, verrà realizzato un prototipo di volo che sarà consegnato alla ISS nel 2020. Sul nuovo modulo scientifico ed energetico del segmento russo, sotto il controllo di un astronauta, si svolgeranno attività extraveicolari. Per quanto riguarda Andronaut, questo sistema sarà molto probabilmente sviluppato come mezzo di supporto psicologico e informativo per l'astronauta all'interno della stazione orbitale. Simile al robot umanoide giapponese Kirobo.

- Quali robot si trovano attualmente sulla ISS?

Sulla superficie esterna della ISS si trovano un manipolatore spaziale Canadarm2 con un “ugello” Dextre, un manipolatore giapponese JEMRMS per la manutenzione della piattaforma EF non pressurizzata del modulo Kibo e due manipolatori meccanici di carico Strela russi. All'interno della ISS si trovano il robot androide americano Robonaut R2 e la "bambola robot" giapponese Kirobo.

Gli americani prevedono un grande futuro per i robot simili a ragni SpiderFab, che costruiranno case spaziali. Che tipo di sistema è questo?

SpiderFab verrà utilizzato per costruire strutture spaziali. Ci sono due tecnologie principali qui. Innanzitutto un dispositivo chiamato Trusselator, che ora viene testato con successo in laboratorio: si tratta di una sorta di sintesi tra una stampante 3D e una macchina per maglieria. Da un lato del corpo cilindrico è presente un rocchetto di filo (il dispositivo utilizza la fibra di carbonio come materia prima), e dall'altro c'è un estrusore attraverso il quale vengono estrusi i tre tubi principali della futura fattoria. La capriata viene rinforzata avvolgendola con filo. Di conseguenza, un dispositivo lungo circa un metro può creare una fattoria lunga decine di metri.

Successivamente, un dispositivo chiamato robot Trusselator, utilizzando un manipolatore e una speciale saldatrice, sarà in grado di collegare le capriate originali in grandi strutture complesse e coprirle con pannelli solari, pellicola riflettente ed eseguire altre operazioni a seconda degli obiettivi della missione.

In generale, la tecnologia SpiderFab ci permetterà di passare alla produzione di strutture comiche lunghe chilometri! Attualmente, le strutture inviate nello spazio hanno un enorme margine di sicurezza in eccesso per resistere ai sovraccarichi durante il lancio. In genere, tali strutture pesanti non sono necessarie nello spazio, ma sono necessarie dimensioni molto grandi, ad esempio, per i telescopi interferometrici. I dispositivi SpiderFab ti permetteranno di costruire proprio queste strutture: leggere, di grandi dimensioni e con un basso costo del ciclo di vita.

Va detto che l'idea di creare tralicci di grandi dimensioni e di grande lunghezza nello spazio è stata studiata dagli scienziati sovietici alla fine degli anni '80 del secolo scorso. Per fare ciò, TsNIIMash ha pianificato di utilizzare un'unità di assemblaggio del traliccio basata su un veicolo spaziale con due manipolatori software, che assemblerebbero un traliccio da aste standard in fibra di carbonio in modalità software, unendole agli elementi del nodo. Le aste e gli elementi sono stati prelevati dalle cassette di stoccaggio a bordo dell'apparecchio. Ogni asta è dotata ad entrambe le estremità di fermi magnetomeccanici appositamente progettati, autoserranti e senza gioco. Utilizzando gli stessi manipolatori, dopo aver assemblato ciascuna sezione, l'intero traliccio è stato spostato indietro lungo guide a rulli, all'interno dell'unità di assemblaggio del traliccio cavo, liberando spazio per la costruzione della sezione successiva del traliccio.

Sono state prodotte serrature magneto-meccaniche, elementi ad asta, assemblaggi e i processi di assemblaggio robotizzato di sezioni agricole utilizzando i robot industriali sovietici RM-01 sono stati testati su modelli su larga scala. Come puoi vedere, la tecnologia SpiderFab è in realtà una rinascita di un’idea ben nota a un nuovo livello tecnologico utilizzando la stampa 3D.

- Che tipo di guanto spaziale robotico hanno sviluppato gli americani? Abbiamo qualcosa di simile?

Il RoboGlove è stato progettato per aumentare la forza di presa di una persona nello spazio. Durante la sua creazione, sono state utilizzate le tecnologie utilizzate nello sviluppo del robot umanoide Robonaut. La NASA ha affermato che l'uso di un guanto del genere può ridurre il carico sui muscoli di una persona di oltre la metà. In Russia, guanti simili non sono stati sviluppati separatamente e nella ricerca in corso l'attenzione è stata prestata all'esoscheletro energetico.

Recentemente ho visto un video: un futuro pulitore di detriti spaziali sviluppato dall'ESA sta imparando a catturare i droni. Interessante. Cosa offrono i robotici russi per risolvere questo problema?

In Russia sono attualmente in corso lavori di ricerca sui problemi della manutenzione degli oggetti spaziali, compreso il problema dello smaltimento dei detriti spaziali. Sono in corso ricerche di progettazione e ricerca, compreso lo sviluppo di veicoli spaziali dotati di manipolatori per catturare i satelliti esausti, i loro frammenti, e successivamente portarli in una speciale cosiddetta orbita di smaltimento o nell'atmosfera terrestre, dove bruceranno quando cadono.

- Un robot riparatore satellitare è una fantasia o una realtà?

Oggi questa non è più fantasia, ma non ancora realtà. Sia all'estero che qui sono in corso lavori di ricerca volti a risolvere questo problema urgente. La riparazione dei costosi satelliti nello spazio aumenterà la loro durata di vita attiva, riducendo così i costi per il mantenimento della composizione richiesta delle costellazioni satellitari. Ma per questo è necessario cambiare l'ideologia della creazione dei satelliti e dei veicoli spaziali stessi, per realizzarli

la loro riparabilità almeno a livello di sostituzione di elementi e blocchi standardizzati standard. E questo problema deve essere risolto dai progettisti di nuovi satelliti e veicoli spaziali promettenti.

I designer russi hanno in programma di sviluppare nuovi rover per Marte? Diciamo che gli americani stanno scommettendo sulle Valchirie, che si dice siano molto più avanzate nelle loro capacità rispetto a Curiosity. Cosa abbiamo?

In Russia è stato sviluppato il progetto della piattaforma semovente universale “Robot Geologist”. Sarà dotato di un manipolatore, di un impianto di disboscamento e di perforazione e dell'intero complesso di strumenti scientifici necessari per condurre ricerche geologiche e geofisiche sulla superficie della Luna e di Marte. Compresa la ricognizione sismica mediante una serie di esplosioni, la raccolta e la consegna di colonne di terreno stratificato da una profondità fino a 3 m lungo un percorso lungo fino a 400 km, ecc. Lo sviluppo ci consente di avvicinarci ai lavori di sviluppo sulla creazione di tali un rover, che in termini di funzionalità non è inferiore a Curiosity.

Biglietto da visita

GREBENSHIKOV Alexander Vladimirovich, nato nel 1958. Istruzione superiore, laureato presso il dipartimento di ingegneria radiofonica dell'Istituto di ingegneria energetica di Mosca nel 1981. Si occupa professionalmente di robotica spaziale dal 1986, lavorando presso l'istituto scientifico principale di ROSCOSMOS, FSUE TsNIIMash. Capo del laboratorio di robotica spaziale dell'impresa unitaria dello Stato federale TsNIIMash, esperto del consiglio di esperti del Centro nazionale per lo sviluppo delle tecnologie e degli elementi di base della robotica della Fondazione per la ricerca avanzata della Federazione Russa.

Testo: Natalia Yachmennikova

Giornale russo - Edizione federale n. 7080 (212)

Istituto dell'Aviazione di Mosca

(Università Nazionale della Ricerca)

Tecnologia di produzione delle parti

Abstract sull'argomento:

Manipolatori spaziali

Completato l'art. gr. 06-314

Zverev M.A.

Controllato:

Beregovoy V.G.

Mosca 2013

Manipolatori di moduli di DOK "Mir"

Nel complesso (stazione) orbitale a lungo termine Mir (DOK), i manipolatori sono stati utilizzati come parte dei moduli, sia su moduli sostituibili che sull'unità base. Questi manipolatori differivano nei compiti e nell'esecuzione.

Sui moduli Kvant-2, Spectrum, Kristall e Priroda, un manipolatore è stato montato sulle loro superfici esterne vicino alla docking station principale. Il compito principale di questo M era, dopo l'aggancio con l'unità base (all'unità di aggancio longitudinale PxO), riancorare il modulo ad un'altra unità di aggancio, il cui asse si trovava nei piani di stabilizzazione I-III. II-IV. Lo stesso manipolatore è stato utilizzato per riagganciare i moduli durante il funzionamento del complesso. Per queste operazioni, sulla superficie sferica esterna del PxO tra i piani di stabilizzazione con un angolo sferico di 45°, sono state installate 2 speciali unità di aggancio, alle quali è stato agganciato il manipolatore del modulo. Dopo l'aggancio a questo nodo, il modulo si è sganciato dal nodo di aggancio longitudinale e si è spostato sul nodo di aggancio “perpendicolare” libero più vicino, convenzionalmente I-II o III-IV. Questo manipolatore dovrebbe essere classificato come un manipolatore di trasporto (trasporto) che opera secondo un programma punto a punto.

Manipolatori di unità base (“Strela”)

La classe dei manipolatori di trasporto comprende anche il “sistema cargo” “Strela”, installato sull'unità base del complesso. Questo sistema aveva lo scopo di trasportare il carico dai moduli alla superficie dell'unità base. Dopo la realizzazione della struttura a “stella” del DOK, tutti i portelli di uscita del magazzino sono stati occupati e l'attrezzatura necessaria poteva essere consegnata solo dai secondi portelli terminali dei moduli. Per facilitare il lavoro dell'equipaggio, sulla superficie del DOK, sui piani di stabilizzazione II e IV, nei punti in cui era fissata la carenatura della testa, sono state installate due "Frecce". Nella figura 1. Viene elencato il lavoro che ha richiesto l'aiuto di questo manipolatore.

Un diagramma e una fotografia della "Freccia" sono presentati in Fig. 1.

Manipolatori meccanici domestici" Freccia", realizzato sotto forma di un'asta telescopica dispiegata attorno a due assi, viene utilizzato sulla ISS per spostare gli astronauti lungo la superficie esterna della stazione. Gru installate sul modulo "Molo"<#"654688.files/image004.gif"> <#"654688.files/image005.gif">

Dexter si presenta come un torso senza testa, dotato di due braccia estremamente mobili, lungo 3,35 metri, il corpo è lungo tre metri e mezzo e ha un asse di rotazione in corrispondenza della “vita”. L'alloggiamento è dotato di un dispositivo di presa a un'estremità, tramite il quale il Canadarm 2 può afferrarlo e trasferire l'SPDM a qualsiasi unità di sostituzione orbitale (ORU) sulla stazione. All'altra estremità del corpo è presente un attuatore robotico, praticamente identico all'organo Kandarm, in modo che l'SPDM possa essere fissato ai dispositivi di presa dell'ISS o possa essere utilizzato per espandere le funzionalità di Kandarm2.

Entrambi i bracci SPDM hanno sette giunti, il che conferisce loro la stessa flessibilità del Canadarm 2 combinata con una maggiore precisione. All'estremità di ciascun braccio è presente un sistema chiamato OTCM (unità di sostituzione orbitale/meccanismo di cambio utensile), che comprende pinze integrate, una testa retrattile, una telecamera monocromatica, una retroilluminazione e un connettore diviso che fornisce alimentazione, scambio dati e videosorveglianza del carico utile.

Nella parte inferiore del corpo del Dexter sono presenti una coppia di telecamere orientabili per immagini a colori con illuminazione, una piattaforma di stoccaggio ORU e una fondina per attrezzi. La fondina è dotata di tre diversi strumenti utilizzati per svolgere vari compiti sulla ISS.

Manipolatore Canadarm

era un braccio robotico originariamente destinato all'uso a bordo di un veicolo spaziale. Il Canadarm fu commissionato nel 1975 e volò per la prima volta nel 1981, e costituì un importante sviluppo tecnico nella storia del volo spaziale umano. Canadarm ha dimostrato le potenziali applicazioni dei dispositivi robotici nello spazio e si è anche affermato saldamente nell'ingegneria dell'esplorazione spaziale. Sono state prodotte diverse versioni del dispositivo per l'uso a bordo in varie missioni ed è costituito da lunghi bracci ad anello controllati roboticamente dalla cabina di pilotaggio. Il Canadarm è ufficialmente noto come sistema di manipolatore remoto rotante (SRM) ed è progettato per consentire agli astronauti di spostare carichi utili dentro o fuori dal veicolo spaziale. Può essere utilizzato anche per altri compiti, dalla riparazione del telescopio Hubble all'assemblaggio della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). La seconda generazione di dispositivi, “Canadarm-2”, è stata installata sulla ISS.

Il lavoro di sviluppo su vari aspetti del volo spaziale può essere appaltato da agenzie come la National Aeronautics and Space Administration (NASA). Sebbene le agenzie spesso preferiscano lavorare con aziende nazionali, la collaborazione internazionale non è rara, come dimostrato dall’uso di Canadarm. La NASA ha ordinato un dispositivo che può essere utilizzato per controllare il trasferimento di carichi utili e potenzialmente essere utilizzato per altre attività nello spazio in cui è necessario catturare e manipolare oggetti. Durante tutto il loro dispiegamento, i vari modelli Canadarm non fallirono mai, sebbene fu distrutto nel 2003. a seguito di catastrofi naturali.

Il Canadarm fu utilizzato per la prima volta a bordo dello Space Shuttle Columbia durante la missione STS-2 nel 1981. Durante il suo funzionamento, il manipolatore Canadarm ha partecipato a 50 missioni e ha completato 7.000 rivoluzioni attorno alla Terra, operando senza un solo guasto. Il braccio robotico è stato utilizzato per afferrare il telescopio Hubble, spostare e scaricare più di 200 tonnellate di componenti della ISS e spostare gli astronauti.

Il manipolatore si trovava nel vano di carico della navetta, controllato a distanza dalla cabina. Ha 6 gradi di libertà. Il principio di funzionamento del meccanismo di acquisizione è simile a quello del diaframma di una fotocamera.

Caratteristiche:

Lunghezza: 15,2 m (50 piedi);

Diametro: 38 cm (15 pollici);

Peso a vuoto: 410 kg (900 libbre);

Peso come parte del sistema complessivo: 450 kg

Il manipolatore telecomandato (RMS) "CANADARM" è stato installato sullo Space Shuttle. È possibile istituire due rami della DUM. Può funzionare solo una mano alla volta. Lo scopo principale dell'RMS (RMS) sono le operazioni di trasporto:

consegna di oggetti del gruppo criminale organizzato, collocamento di oggetti nel gruppo criminale organizzato, spostamento degli astronauti assegnati al "Posto di lavoro remoto" (RWP) verso l'oggetto del gruppo criminale organizzato;

garantire le operazioni tecnologiche:

sostegno, messa in sicurezza, posizionamento dell'utensile e della persona.

L'RMS Canadarm è progettato e prodotto da Spar Aerospace. Sviluppo e produzione del primo campione: 70 milioni di dollari. I successivi 3 “bracci” furono prodotti per 60 milioni di dollari. Ne furono realizzati 5 in totale (bracci 201, 202, 301, 302 e 303) e trasferiti alla NASA. Il braccio 302 perso nello schianto del Challenger. Durata di servizio: 10 anni, 100 voli.

Lo schema del manipolatore RMS Canadarm è mostrato in Fig. 2.

Progetto

Il rivestimento bianco della struttura, funzionando come un dispositivo termostatico per mantenere la temperatura richiesta dell'apparecchiatura in condizioni di vuoto, impedisce alla temperatura della mano di salire sotto i raggi del sole e proietta contro il freddo dello spazio quando la mano è all'ombra.

	15,2 m (50 piedi)
Peso sulla Terra	410 kg (905 libbre)
Velocità di movimento	Scarico: 60 cm al secondo - carico: 6 cm al secondo
Bracci del braccio superiore e inferiore	Materiale composito di carbonio
	Tre gradi di movimento (beccheggio/imbardata/rollio)
	Un grado di movimento (altezza)
	Due gradi di movimento (beccheggio/imbardata)
Controller manuale traslazionale	Movimento del braccio verso destra, su, giù in avanti e all'indietro
Controller manuale rotante	Controlla il beccheggio, il rollio e l'imbardata del braccio

Sfruttamento

Il Canadarm venne utilizzato per la prima volta a bordo della navetta spaziale Columbia durante una missione. STS-2<#"654688.files/image008.gif">

Dopo l'incidente dello Space Shuttle "Columbia" (volo STS-107<#"654688.files/image009.gif">

Manipolatore ERA europeo.

ManipolatoreKIBO”

Lo schema del modulo JEM della ISS giapponese è mostrato in Fig. 4. I parametri fisici del modulo sono presentati nella Tabella 3.

L'unità sperimentale giapponese "Kibo", che significa speranza, è il primo laboratorio orbitale del Giappone. "Kibo" è composto da quattro moduli:

Laboratorio scientifico (RM):

Questa è la parte centrale del blocco, che consentirà di effettuare tutti i tipi di esperimenti in condizioni di gravità zero. All'interno del modulo sono installati 10 blocchi sperimentali. Il modulo stesso ha le dimensioni di un bus.

Modulo Bagagli Sperimentali (ELM-PS):

Svolge il ruolo di un deposito di attrezzature in cui si trovano contenitori mobili. Possono essere trasportati sullo Space Shuttle.

Unità di carico esterna (EF):

È costantemente nello spazio. Verrà utilizzato per lo smaltimento dei rifiuti. Contiene contenitori dei rifiuti sostituibili che vengono scartati quando sono pieni.

Braccio manipolatore (JEM RMS):

Servirà il blocco di carico esterno. Il braccio principale trasporta oggetti pesanti, mentre il piccolo braccio staccabile viene utilizzato per lavori delicati. Il braccio manipolatore è dotato di una videocamera che permette un controllo preciso dei movimenti del braccio.

A tutti i moduli verranno inoltre fissati piccoli blocchi per i bagagli.

Parametri fisici:

Tabella 3.

Letteratura

1 http://www.myrobot.ru

http://www.dailytechinfo.org

http://ru.wikipedia.org

Progetto

Il rivestimento bianco della struttura, funzionando come un dispositivo termostatico per mantenere la temperatura richiesta dell'apparecchiatura in condizioni di vuoto, impedisce alla temperatura della mano di salire sotto i raggi del sole e proietta contro il freddo dello spazio quando la mano è all'ombra.

	410 kg (905 libbre)
Velocità di movimento	Scarico: 60 cm al secondo Caricato: 6 cm al secondo
Bracci del braccio superiore e inferiore	Materiale composito di carbonio
	Tre gradi di movimento (beccheggio/imbardata/rollio)
	Un grado di movimento (altezza)
	Due gradi di movimento (beccheggio/imbardata)
Controller manuale traslazionale	Movimento del braccio verso destra, su, giù in avanti e all'indietro
Controller manuale rotante	Controlla il beccheggio, il rollio e l'imbardata del braccio

Sfruttamento

Il Canadarm venne utilizzato per la prima volta a bordo della navetta spaziale Columbia durante una missione. STS-2 nel 1981. Durante il suo funzionamento, il manipolatore Canadarm ha partecipato a 50 missioni e ha completato 7.000 rivoluzioni attorno alla Terra, operando senza un solo guasto. . Il manipolatore veniva utilizzato per afferrare il telescopio Hubble, spostando e scaricando più di 200 tonnellate di componenti della ISS e spostando gli astronauti.

Dopo l'incidente dello Space Shuttle "Columbia" (volo STS-107) All'inizio del 2003, il Columbia Accident Investigation Board (CAIB) ha dato mandato di migliorare il programma Shuttle. Uno dei requisiti per la NASA era lo sviluppo di un modulo aggiuntivo (“coppia”) per il Canadarm Sistema di sensori del braccio dell'orbiter(OBSS), che deve contenere strumenti per ispezionare la superficie esterna del sottoscocca TSR della navetta prima del ritorno. Basandosi sulla tecnologia e sull'esperienza acquisita da MDA (ex Spar Aerospace) nella creazione di diverse generazioni di manipolatori spaziali, MDA ha sviluppato un'estensione dello Space Shuttle: un braccio robotico in grado di eseguire ispezioni in orbita dei sistemi di protezione termica dello shuttle. La barra di attacco per l'ispezione (IBA) ha avuto un ruolo importante nell'ispezione del sistema di protezione termica della navetta.

informazioni generali

L'asta di ispezione si basava sulle soluzioni Canadarm esistenti ed ha essenzialmente lo stesso design, tranne per il fatto che i giunti del braccio sono stati sostituiti con adattatori in alluminio, fissando efficacemente gli adattatori nella base. La punta della freccia è stata progettata per ospitare e interfacciarsi con una serie di sensori per valutare il sistema di protezione termica della navetta.

Con un peso di 211 chilogrammi (senza sensori) e una lunghezza di circa 15 metri, l'IBA aveva all'incirca le stesse dimensioni del Canadarm dello shuttle. Pertanto, l'IBA si trovava a bordo della nave, dove originariamente doveva essere installato il "meccanismo di mantenimento" di seconda mano. In orbita, il Canadarm dello shuttle e il Canadarm2 della ISS raccoglieranno l'IBA utilizzando un rampino

2:10 03/10/2016

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Probabilmente tutti hanno visto le fotografie almeno una volta. Quale pensi sia la sua componente più importante? Spazi abitativi? Moduli di laboratorio? Pannelli anti-meteore? NO. Puoi fare a meno di qualsiasi modulo. Ma senza manipolatori spaziali, niente. Servono per scaricare e caricare le navi, assistere nell'attracco e consentire lo svolgimento di tutti i lavori esterni. Senza di loro la stazione è morta.

L'evoluzione ha dotato l'uomo di manipolatori sorprendentemente perfetti: le mani. Con il loro aiuto possiamo creare miracoli. Il pollice opponibile e le articolazioni flessibili rendono le mani uno strumento quasi perfetto. Non c'è da meravigliarsi che una persona usi le proprie mani come prototipo per molte strutture meccaniche. E i manipolatori spaziali non fanno eccezione. Non ce ne sono molti.

Il sistema mobile più conosciuto (e attualmente utilizzato sulla ISS) è MSS, più spesso chiamato Canadarm2, anche se in realtà Canadarm2 è solo uno dei suoi elementi. Il sistema è stato sviluppato dalla società canadese MDA Space Missions per l'Agenzia spaziale canadese ed era uno sviluppo del più semplice dispositivo Canadarm utilizzato sulle navette americane.

Nel prossimo futuro dovrebbe essere lanciato un sistema “concorrente”, il braccio robotico europeo (ERA), sviluppato da specialisti del Centro europeo per la ricerca e la tecnologia spaziale, con sede a Noordwijk olandese. Ma prima le cose principali.

foglia di acero

La Stazione Spaziale Internazionale è stata messa in funzione nel 1998 e il 19 aprile 2001 è partita per essa la navicella spaziale americana STS-100, con a bordo un carico di straordinaria importanza. Il compito principale dell'equipaggio era consegnare il manipolatore remoto SSRMS (Canadarm2) alla ISS e installarlo. Il sistema è stato installato con successo: è diventato il contributo globale dell'Agenzia canadese alla costruzione della stazione internazionale.

Il sistema MSS è costituito da tre componenti principali: il manipolatore principale (SSRMS, alias Canadarm2); manipolatore per scopi speciali (SPDM, noto anche come Dextre) e sistema di base di servizio mobile (MBS).

MBS è essenzialmente la piattaforma base su cui sono installati i manipolatori. Espande significativamente l'area di copertura di Canadarm2. Quando il “braccio” viene installato sull'MBS, acquisisce una base mobile in grado di spostarsi lungo la superficie della stazione su rotaie a velocità fino a 2,5 cm/s. Inoltre, è possibile attaccare dei pesi all'MBS: quindi, dopo aver preso un peso, il manipolatore può “parcheggiarlo” sull'MBS e prenderne un altro.

Il manipolatore principale del sistema è, infatti, un SSRMS da 17,6 metri, dotato di sette giunti motorizzati. Il suo peso è di 1800 kg e il peso massimo del carico spostato dal manipolatore può raggiungere le 116 tonnellate (!). Tuttavia, in assenza di gravità, questo numero non è così elevato; è limitato principalmente dall'influenza delle forze inerziali.

Durante la missione STS-134, il manipolatore Shuttle Canadarm trasferisce il carico al manipolatore ISS Canadarm2, un pallet di trasporto e stoccaggio da installare sulla stazione orbitale.

L'elemento più interessante del sistema è Dextre, un manipolatore telescopico a due bracci, quasi umanoide. È apparso sulla ISS molto più tardi, nel 2008 con la missione STS-123. Esteriormente, Dextre assomiglia ad un uomo senza testa di 3,5 metri con braccia lunghe 3,35 metri, interessante notare che la parte inferiore può essere fissata sia all'MBS che al Canadarm2 stesso, allungandolo così ulteriormente e consentendo operazioni più delicate.

Alle estremità dei bracci di Dextre sono installati meccanismi OTCM (ORU/Tool Changeout Mechanisms) con pinze a “mascelle” integrate, una telecamera e faretti. Inoltre, i meccanismi dispongono di una presa per strumenti intercambiabili, che sono riposti nel “corpo”.

In generale, la combinazione di MBS, Canadarm2 e Dextre consente di "chiudere" le esigenze della maggior parte della stazione: spostare carichi di varie dimensioni, caricare moduli, trasferire gli astronauti da un punto all'altro. Per ciascuna funzione sono disponibili diversi strumenti di “allegato”. Il pannello di controllo principale si trova sul modulo americano Destiny, attivato nel febbraio 2001, quello secondario è sull'unità di revisione Cupola europea (installata nel 2010).

MSS è perfettamente in grado di scaricare navette, spostare gli astronauti durante le passeggiate spaziali e attraccare nuovi moduli. Ma un solo sistema di manipolazione non è ancora sufficiente, soprattutto se si considera la graduale crescita della ISS e l’emergere di sempre più nuove unità e laboratori. Pertanto, per il modulo Kibo, lanciato nel 2008, i giapponesi hanno sviluppato un proprio manipolatore progettato per le esigenze locali.

Cerchio rosso

Tutto è abbastanza semplice: con l'aumento del numero di moduli, MBS smette semplicemente di "raggiungere" le diverse estremità della ISS. Inoltre, in alcune situazioni c'è un'intera coda per utilizzare il sistema manipolatore. Pertanto, i nuovi moduli per esigenze di laboratorio piuttosto modeste richiedono “mani” indipendenti.

Confronto visivo: il manipolatore inferiore è SSRMS (Canadarm2), quello superiore è JEMRMS giapponese. Svolgere un compito collaborativo è come mangiare con le bacchette.

Il primo segno in quest'area è stato il manipolatore JEMRMS, dove JEM è il Japanese Experiment Module (modulo sperimentale giapponese) e RMS è il Remote Manipulator System (sistema manipolatore controllato). JEMRMS è installato sopra il gateway del modulo Kibo e consente di caricare o estrarre le apparecchiature.

JEMRMS è costituito da due elementi: la “mano” principale (Main Arm, MA) e quella ausiliaria, progettata per lavori fini (Small Fine Arm, SFA). Il "braccio" piccolo è installato sopra quello grande, proprio come Dextre può essere una continuazione di Canadarm2. In sostanza, il manipolatore giapponese è una variazione più piccola e semplificata sul tema MSS, controllato da un singolo modulo locale e che esegue compiti entro le sue esigenze limitate.

dodici stelle

A giudicare dalle tendenze emergenti, tra 10-15 anni la ISS sarà “ricoperta” di piccoli manipolatori, come un riccio con gli aghi. Inoltre, ciascuno di essi ridurrà il ruolo complessivo dell’originale Canadarm2, creando una sana concorrenza. In particolare, nell'inverno 2013-2014 (il lancio è già stato posticipato più volte, una nuova data è provvisoriamente fissata per dicembre) un altro modulo, “gravato” da un manipolatore, volerà verso la stazione.

Il robot Dextre (SPDM) è installato sulla punta del manipolatore Canadarm2: ciò consente a quest'ultimo di svolgere compiti più delicati e al primo di ampliare significativamente il raggio d'azione.

Questa volta il modulo sarà russo: questo è il complesso di laboratori multifunzionali "Nauka" e il manipolatore sarà europeo. L'ERA (Braccio Robotico Europeo) è stato creato presso il centro di ricerca dell'Agenzia spaziale europea nella città olandese di Noordwijk. Decine di ingegneri da tutto il mondo hanno lavorato al robot.

ERA consente di spostare piccoli carichi (fino a 8 tonnellate) all'interno e all'esterno del modulo. Inoltre, il manipolatore è adattato per trasportare e trattenere gli astronauti durante il lavoro esterno, il che farà risparmiare molto tempo durante gli spostamenti nello spazio. È molto più facile essere lanciati all'istante con l'aiuto di un manipolatore che "strisciare" a lungo e con attenzione lungo la superficie del modulo. Nella sua configurazione iniziale, l'ERA era soprannominata "Charlie Chaplin" per la sua caratteristica forma a "corpo" quando piegata.

È interessante notare che sulla superficie del modulo saranno presenti diversi elementi di fissaggio per il manipolatore e il "braccio" è "a doppia faccia", cioè è simmetrico, su entrambe le estremità ci sono prese che possono essere utilizzate per installare strumenti, o possono funzionare come elementi di fissaggio. Pertanto, il SER non ha bisogno di essere fissato rigidamente in un unico luogo. Può “spostarsi” autonomamente in un'altra posizione fissando prima un'estremità lì e poi sganciando l'altra dal punto di installazione originale. In sostanza, l’ERA può “camminare”.

Il manipolatore Canadarm2 esegue il primo compito ufficiale nell'ambito della ISS: porta il compartimento della camera di equilibrio congiunta Quest al modulo American Unity (missione STS-104)

Il manipolatore ha tre segmenti. Al centro c'è un'articolazione del gomito che funziona su un piano, e alle estremità c'è una combinazione di “articolazioni” che possono cambiare la posizione del “braccio” su diversi piani. La lunghezza totale del manipolatore quando utilizzato è di 11 m, mentre la precisione di posizionamento dell'oggetto è di 5 mm.

Falce e martello

Va detto che i manipolatori sulla Stazione Spaziale Internazionale hanno una storia che risale al passato, quando ancora non esisteva la ISS. In particolare, Canadarm2 è sviluppato sulla base di tecnologie testate su un altro manipolatore: Canadarm. È stato creato alla fine degli anni '70 ed è andato nello spazio per la prima volta nel 1981 sullo shuttle Columbia (missione STS-2).

Era un “braccio” spaziale di 15 metri con sei gradi di libertà. Fu con l'aiuto di Canadarm - anche prima dell'avvento di sistemi più avanzati - che l'intera base della ISS fu montata, assemblata, ecc. Per molti anni Canadarm non fu solo il principale, ma l'unico manipolatore spaziale con diversi segmenti , cioè costruito sul principio della mano umana. L'ultima missione ad utilizzarlo è stata la STS-135 nel luglio 2011; oggi puoi vederlo solo in un museo. Ad esempio, una copia della navetta Endeavour è conservata al Canadian Aerospace Museum di Ottawa.

Ma sorge una domanda. Oggi la Russia collabora attivamente con altri stati nel campo dell’esplorazione spaziale. Su quali manipolatori sono stati utilizzati, ad esempio,? Negli anni Novanta si trattava proprio dei “Canadarm”, poiché nel 1994 fu lanciato il programma congiunto russo-americano Mir-Shuttle. E prima ancora i mezzi operativi più importanti della Mir erano le gru Strela (GSt).

Oggi sul segmento russo della ISS vengono utilizzate due gru Strela. Nel design, sono fondamentalmente diversi dai manipolatori segmentali: hanno una struttura telescopica di 15 metri. Può contrarsi e ruotare, ma ha gradi di libertà significativamente inferiori rispetto al Canadarm o all'ERA. Inoltre, ciascuno dei moduli Mir era dotato di un braccio robotico con una pinza, qualcosa come un piccolo manipolatore di gru senza segmenti. Sono stati utilizzati principalmente per l'installazione di nuovi moduli di stazione.

Tuttavia, per il Buran, l'Istituto centrale di ricerca e sviluppo di robotica e cibernetica tecnica una volta sviluppò un analogo sovietico del Canadarm: il manipolatore Cicogna. Nel design, non era praticamente diverso dal Canadarm: gli stessi sei gradi di libertà, due collegamenti leggeri in fibra di carbonio ("spalla" e "gomito"). Ma "Stork", tecnicamente perfetta, è stata sfortunata.

Il programma Buran è stato sospeso dopo un solo volo di prova, durante il quale il braccio robotico non era stato installato. Le "cicogne" non sono mai state utilizzate nello spazio; Inoltre, i loro sviluppi non soddisfacevano nemmeno le esigenze di Mir e della ISS. Di conseguenza, questo manipolatore è stato testato con successo sullo stand, ma è rimasto uno dei progetti incompiuti su larga scala dell'era sovietica.

Fatto a mano

Sistematizzando le informazioni, possiamo concludere che con l'aumento del numero di paesi partecipanti alla ISS, aumenterà anche la varietà dei manipolatori. All'inizio si accontentarono di un "Canadarm" (e di "Mir" - "Strela"), poi l'ISS richiese un sistema ampliato: apparvero Canadarm2 e Dextre. Ora, ogni nuovo modulo richiede il proprio sistema di carico: è così che sono stati sviluppati JEMRMS ed ERA. Nel corso del tempo, anche il segmento russo dovrà impegnarsi nei propri sviluppi, soprattutto perché esistono tecnologie create e testate per Aist.

Probabilmente tutti hanno visto almeno una volta le fotografie della ISS. Quale pensi sia la sua componente più importante? Spazi abitativi? Moduli di laboratorio? Pannelli anti-meteore? NO. Puoi fare a meno di qualsiasi modulo. Ma non è possibile senza manipolatori spaziali. Servivano per scaricare e caricare le navi, assistere durante l'attracco e consentire lo svolgimento di tutti i lavori esterni. Senza di loro la stazione è morta.

Estate 2005 L'astronauta Stephen Robinson si trova sulla piattaforma delle gambe montata sul manipolatore SSRMS, o Canadarm2 (missione STS-114).

Tim Skorenko

L'evoluzione ha dotato l'uomo di manipolatori sorprendentemente perfetti: le mani. Con il loro aiuto possiamo creare miracoli. Il pollice opponibile e le articolazioni flessibili rendono le mani uno strumento quasi perfetto. Non c'è da meravigliarsi che una persona usi le proprie mani come prototipo per molte strutture meccaniche. E i manipolatori spaziali non fanno eccezione.

Non ce ne sono molti. Il sistema mobile più conosciuto (e attualmente utilizzato sulla ISS) è MSS, più spesso chiamato Canadarm2, anche se in realtà Canadarm2 è solo uno dei suoi elementi. Il sistema è stato sviluppato dalla società canadese MDA Space Missions per l'Agenzia spaziale canadese ed era uno sviluppo del più semplice dispositivo Canadarm utilizzato sulle navette americane. Nel prossimo futuro, sulla stazione dovrebbe essere inviato un sistema “concorrente”, il braccio robotico europeo (ERA), sviluppato da specialisti del Centro europeo per la ricerca e la tecnologia spaziale, con sede nella città olandese di Noordwijk. Ma prima le cose principali.

15 luglio 2001. Il manipolatore Canadarm2 svolge il suo primo compito ufficiale come parte della ISS: porta il compartimento della camera di equilibrio congiunta Quest al modulo American Unity (missione STS-104).

foglia di acero

La Stazione Spaziale Internazionale è stata messa in funzione nel 1998 e il 19 aprile 2001 è partita per essa la navicella spaziale americana STS-100, con a bordo un carico di straordinaria importanza. Il compito principale dell'equipaggio era consegnare il manipolatore remoto SSRMS (Canadarm2) alla ISS e installarlo. Il sistema è stato installato con successo: è diventato il contributo globale dell'Agenzia canadese alla costruzione della stazione internazionale. Il sistema MSS è costituito da tre componenti principali: il manipolatore principale (SSRMS, alias Canadarm2); manipolatore per scopi speciali (SPDM, noto anche come Dextre) e sistema di base di servizio mobile (MBS).

MBS è essenzialmente la piattaforma base su cui sono installati i manipolatori. Espande significativamente l'area di copertura di Canadarm2. Quando il “braccio” viene installato sull'MBS, acquisisce una base mobile in grado di spostarsi lungo la superficie della stazione su rotaie a velocità fino a 2,5 cm/s. Inoltre, è possibile attaccare dei pesi all'MBS: quindi, dopo aver preso un peso, il manipolatore può “parcheggiarlo” sull'MBS e prenderne un altro.

18 maggio 2011. Durante la missione STS-134, il manipolatore Shuttle Canadarm trasferisce il carico al manipolatore ISS Canadarm2, un pallet di trasporto e stoccaggio da installare sulla stazione orbitale.

Il manipolatore principale del sistema è, infatti, un SSRMS da 17,6 metri, dotato di sette giunti motorizzati. Il suo peso è di 1800 kg e il peso massimo del carico spostato dal manipolatore può raggiungere le 116 tonnellate (!). Tuttavia, in assenza di gravità, questo numero non è così elevato; è limitato principalmente dall'influenza delle forze inerziali.

L'elemento più interessante del sistema è Dextre, un manipolatore telescopico a due bracci, quasi umanoide. È apparso sulla ISS molto più tardi, nel 2008 con la missione STS-123. Esteriormente, Dextre assomiglia ad un uomo senza testa di 3,5 metri con braccia lunghe 3,35 metri, interessante notare che la parte inferiore può essere fissata sia all'MBS che al Canadarm2 stesso, allungandolo così ulteriormente e consentendo operazioni più delicate.

Alle estremità dei bracci di Dextre sono installati meccanismi OTCM (ORU/Tool Changeout Mechanisms) con pinze a “mascelle” integrate, telecamera e faretti, inoltre i meccanismi sono dotati di una presa per utensili intercambiabili che vengono riposti nelle "torso".

2008 Confronto visivo: il manipolatore inferiore è SSRMS (Canadarm2), quello superiore è JEMRMS giapponese. Svolgere un compito collaborativo è come mangiare con le bacchette.

In generale, la combinazione di MBS, Canadarm2 e Dextre ci consente di "chiudere" le esigenze della maggior parte della stazione: spostare carichi di varie dimensioni, attraccare moduli, trasferire gli astronauti da un punto all'altro. Per ciascuna funzione sono disponibili diversi strumenti di “allegato”. Il pannello di controllo principale si trova sul modulo American Destiny, attivato nel febbraio 2001, mentre il pannello di controllo secondario si trova sulla revisione European Cupola (installata nel 2010).

MSS è perfettamente in grado di scaricare navette, spostare gli astronauti durante le passeggiate spaziali e attraccare nuovi moduli. Ma un solo sistema di manipolazione non è ancora sufficiente, soprattutto se si considera la graduale crescita della ISS e l’emergere di sempre più nuove unità e laboratori. Pertanto, per il modulo Kibo, lanciato nel 2008, i giapponesi hanno sviluppato un proprio manipolatore progettato per le esigenze locali.

2008 Il robot Dextre (SPDM) è installato sulla punta del manipolatore Canadarm2: ciò consente a quest'ultimo di svolgere compiti più delicati e al primo di ampliare significativamente il raggio d'azione.

Cerchio rosso

Tutto è abbastanza semplice: con l'aumento del numero di moduli, MBS smette semplicemente di "raggiungere" le diverse estremità della ISS. Inoltre, in alcune situazioni c'è un'intera coda per utilizzare il sistema manipolatore. Pertanto, i nuovi moduli per esigenze di laboratorio piuttosto modeste richiedono “mani” indipendenti.

Il primo segno in quest'area è stato il manipolatore JEMRMS, dove JEM è il Japanese Experiment Module (modulo sperimentale giapponese) e RMS è il Remote Manipulator System (sistema manipolatore controllato). JEMRMS è installato sopra il gateway del modulo Kibo e consente di caricare o estrarre le apparecchiature.

JEMRMS è costituito da due elementi: la “mano” principale (Main Arm, MA) e quella ausiliaria, progettata per lavori fini (Small Fine Arm, SFA). Il "braccio" piccolo è installato sopra quello grande, allo stesso modo in cui Dextre può essere una continuazione di Canadarm2. In sostanza, il manipolatore giapponese è una variazione più piccola e semplificata sul tema MSS, controllato da un singolo modulo locale e che esegue compiti entro le sue esigenze limitate.

dodici stelle

A giudicare dalle tendenze emergenti, tra 10-15 anni la ISS sarà “ricoperta” di piccoli manipolatori, come un riccio con gli aghi. Inoltre, ciascuno di essi ridurrà il ruolo complessivo dell’originale Canadarm2, creando una sana concorrenza. In particolare, nell'inverno 2013-2014 (il lancio è già stato posticipato più volte, una nuova data è provvisoriamente fissata per dicembre) un altro modulo, “gravato” da un manipolatore, volerà verso la stazione.

anno 2013. Dato che il manipolatore ERA attualmente esiste solo in condizioni di laboratorio, agli artisti viene data completa libertà d'azione. Lo schizzo mostra l'ERA che supporta un astronauta (non un astronauta! - il modulo è russo) mentre lavora nello spazio.

Questa volta il modulo sarà russo: questo è il complesso di laboratori multifunzionali "Nauka" e il manipolatore sarà europeo. L'ERA (Braccio Robotico Europeo) è stato creato presso il centro di ricerca dell'Agenzia spaziale europea nella città olandese di Noordwijk. Decine di ingegneri da tutto il mondo hanno lavorato al robot.

ERA consente di spostare piccoli carichi (fino a 8 tonnellate) all'interno e all'esterno del modulo. Inoltre, il manipolatore è adattato per trasportare e trattenere gli astronauti durante il lavoro esterno, il che farà risparmiare molto tempo durante gli spostamenti nello spazio. È molto più facile essere lanciati all'istante con l'aiuto di un manipolatore che "strisciare" a lungo e con attenzione lungo la superficie del modulo. Nella sua configurazione iniziale, l'ERA era soprannominata "Charlie Chaplin" per la sua caratteristica forma a "corpo" quando piegata.

È interessante notare che sulla superficie del modulo saranno presenti diversi elementi di fissaggio per il manipolatore e il "braccio" è "a doppia faccia", cioè è simmetrico, su entrambe le estremità ci sono prese che possono essere utilizzate per installare strumenti, o possono funzionare come elementi di fissaggio. Pertanto, il SER non ha bisogno di essere fissato rigidamente in un unico luogo. Può “spostarsi” autonomamente in un'altra posizione fissando prima un'estremità lì e poi sganciando l'altra dal punto di installazione originale. In sostanza, l’ERA può “camminare”.

Il manipolatore ha tre segmenti. Al centro c'è un'articolazione del gomito che funziona su un piano, e alle estremità c'è una combinazione di “articolazioni” che possono cambiare la posizione del “braccio” su diversi piani. La lunghezza totale del manipolatore quando utilizzato è di 11 m, mentre la precisione di posizionamento dell'oggetto è di 5 mm.

Falce e martello

Va detto che i manipolatori sulla Stazione Spaziale Internazionale hanno una storia che risale al passato, quando ancora non esisteva la ISS. In particolare, Canadarm2 è sviluppato sulla base di tecnologie testate su un altro manipolatore: Canadarm. È stato creato alla fine degli anni '70 ed è andato nello spazio per la prima volta nel 1981 sullo shuttle Columbia (missione STS-2).

Era un “braccio” spaziale di 15 metri con sei gradi di libertà. Fu con l'aiuto di Canadarm - anche prima dell'avvento di sistemi più avanzati - che fu montata l'intera base della ISS, fu assemblato il telescopio Hubble, ecc. Per molti anni Canadarm non fu solo il principale, ma l'unico sistema spaziale manipolatore a più segmenti, cioè costruito sul principio della mano umana. L'ultima missione ad utilizzarlo è stata la STS-135 nel luglio 2011; oggi puoi vederlo solo in un museo. Ad esempio, una copia della navetta Endeavour è conservata al Canadian Aerospace Museum di Ottawa.

Ma sorge una domanda. Oggi la Russia collabora attivamente con altri stati nel campo dell’esplorazione spaziale. Quali manipolatori sono stati utilizzati, ad esempio, alla stazione Mir? Negli anni Novanta si trattava proprio dei “Canadarm”, poiché nel 1994 fu lanciato il programma congiunto russo-americano Mir-Shuttle. E prima ancora i mezzi operativi più importanti della Mir erano le gru Strela (GSt).

Oggi sul segmento russo della ISS vengono utilizzate due gru Strela. Nel design, sono fondamentalmente diversi dai manipolatori segmentati: hanno una struttura telescopica di 15 metri. Può contrarsi e ruotare, ma ha gradi di libertà significativamente inferiori rispetto al Canadarm o all'ERA. Inoltre, ciascuno dei moduli Mir era dotato di un braccio robotico con una pinza, qualcosa come un piccolo manipolatore di gru senza segmenti. Sono stati utilizzati principalmente per l'installazione di nuovi moduli di stazione.

1988 Il manipolatore “Cicogna” su un supporto che simula l’assenza di gravità. Viene simulata l'installazione del manipolatore sul lato di dritta del Buran; nei punti di articolazione il dispositivo è sospeso su appositi nodi.

Tuttavia, per il Buran, l'Istituto Centrale di Ricerca e Sviluppo di Robotica e Cibernetica Tecnica una volta sviluppò un analogo sovietico del Canadarm, il manipolatore Cicogna. Nel design, non era praticamente diverso dal Canadarm: gli stessi sei gradi di libertà, due collegamenti leggeri in fibra di carbonio ("spalla" e "gomito"). Ma "Stork", tecnicamente perfetta, è stata sfortunata.

Il programma Buran è stato sospeso dopo un solo volo di prova, durante il quale il braccio robotico non era stato installato. Le "cicogne" non sono mai state utilizzate nello spazio; Inoltre, i loro sviluppi non soddisfacevano nemmeno le esigenze di Mir e della ISS. Di conseguenza, questo manipolatore è stato testato con successo sullo stand, ma è rimasto uno dei progetti incompiuti su larga scala dell'era sovietica.

Fatto a mano

Sistematizzando le informazioni, possiamo concludere che con l'aumento del numero di paesi partecipanti alla ISS, aumenterà anche la varietà dei manipolatori. All'inizio si accontentarono di un "Canadarm" (e di "Mir" - "Strela"), poi l'ISS richiese un sistema ampliato: apparvero Canadarm2 e Dextre. Ora, ogni nuovo modulo richiede il proprio sistema di carico: è così che sono stati sviluppati JEMRMS ed ERA. Nel corso del tempo, anche il segmento russo dovrà impegnarsi nei propri sviluppi, soprattutto perché esistono tecnologie create e testate per Aist.

E se la Cina implementerà il suo grandioso programma Tiangong ("Palazzo Celeste"), nei prossimi anni le fila dei manipolatori spaziali verranno riempite con un numero significativo di modelli cinesi. Tuttavia, oggigiorno il marchio “Made in China” sembra piuttosto orgoglioso, soprattutto quando si tratta di tecnologia spaziale.