Intervija

21.09.2016 09:41

KRIEVU AVĪZE. ALEKSANDRS GREBEŅŠIKOVS. AVATAR, ES TEVI pazīstu!

Valsts korporācija ROSCOSMOS piešķirs gandrīz 2,5 miljardus rubļu, lai radītu robotus darbam kosmosā. Kādi “mehāniskie astronauti” ir nepieciešami ārpus kosmosa stacijas? Kādus testus iziet "kibers", pirms tie tiek ielaisti orbītā? Kurš krievu ģeologa robots ir paredzēts Marsam? Par to RG stāsta Centrālā mašīnbūves pētniecības institūta (TsNIIMash) kosmosa robotikas laboratorijas vadītājs Aleksandrs GREBEŅŠIKOVS.

- Aleksandrs Vladimirovičs, tad kādi roboti ir nepieciešami darbam kosmosā?

Sākumā tie ir roboti astronautu ārpustransportlīdzekļu darbību operatīvai atbalstam. Tas ir, asistenti. Un tad roboti, kas “patstāvīgi” veiks iekārtu un komponentu apkopi uz stacijas ārējām virsmām. Piemēram, vizuālā pārbaude, tehnoloģiskās un remonta darbības, zinātnisko instrumentu apkope u.c.

-Kādas ir galvenās prasības kiberastronautiem?

Galvenais ir nodrošināt tuvumā esošo cilvēku un paša objekta - stacijas vai kuģa drošību. Tas nozīmē, ka robotu darbība nedrīkst izraisīt ārkārtas vai neparastas situācijas. Otrais ir efektīva robota funkcionalitāte. Un, treškārt, tā augstā uzticamība un izturība pret kaitīgiem faktoriem kosmosā.

Robotu iemiesojumi būs visdaudzpusīgākās mašīnas sarežģītām operācijām uz Mēness un citām planētām. Un kādas priekšrocības viņi piedāvā?

Nenoliedzami ir divi: risku samazināšana apkalpes dzīvībai un veselībai, strādājot kosmosā, kā arī izmaksu samazināšana. Varu teikt, ka katra astronautu darba stunda ārpusē, pēc dažādām aplēsēm, izmaksā no 2 līdz 4 miljoniem dolāru. Skaitļi runā paši par sevi. Turklāt robotu izmantošana nākotnē ikdienas darbību veikšanai apkalpes stacijās atbrīvos papildu laiku atpūtai vai citu aktuālu problēmu risināšanai.

Cik man zināms, Krievija jau ir izstrādājusi pirmo robotizēto sistēmu, kas palīdzēs astronautiem kosmosā? Vai precīzāk, prototips?

Jā, dizaina izstrāde notiek jau trīs gadus. Pamatojoties uz sākotnējiem datiem no TsNIIMash, Android tehnoloģiju uzņēmums izstrādāja SAR-401 Android kosmosa robota prototipu uz zemes. 2014. gada nogalē nosauktajā KPK. Yu.A. Gagarina, tika veikti tā funkcionālie testi. Robots tālvadības režīmā operatora vadībā veiksmīgi veica standarta darbības: pārslēdza pārslēgšanas slēdžus, satvēra instrumentus, strādāja ar mehāniskām slēdzenēm, elektriskajiem savienotājiem, ar televīzijas kamerām apskatīja virsmu, apgaismoja astronautu darba zonu, nolaida un pacēla. skafandra ķiveres vizieri un noslaucīja loga stiklu.

Vēlāk tika izstrādāti sākotnējie robotizētās transporta un manipulācijas sistēmas projekti, lai atbalstītu ārpustransporta aktivitātes, kā arī Andronaut antropomorfo robotu. Ir izstrādāti prototipu paraugi un veiktas laboratorijas pārbaudes.

Kā izskatās krievu kosmosa robonauts? Kādi testi viņam jāiziet pirms došanās orbītā?

Kas attiecas uz SAR-401 robotu, tas atgādina cilvēku. Bet pagaidām bez kājām: lietderīgāk to pārvietot pa kosmosa staciju, izmantojot transporta manipulatoru. Viņa “rokām” un “pirkstiem” ir tādi paši izmēri un mobilitātes pakāpes kā cilvēkam, un kontrole tiek veikta, izmantojot operatora nēsāto eksoskeletu. Robots precīzi atkārto visas operatora kustības, kas attālināti kontrolē darbu, izmantojot virtuālās realitātes ķiveri stereo attēlos. To pārraida televīzijas kameras, kas atrodas robota "galvā".

Pirms došanās orbītā robotam ir jāiziet vairāki nopietni testi: termiskais vakuums, vibrācijas izturība un starojuma izturība, elektromagnētiskā savietojamība un daudzi citi.

– Vai šeit svarīga ir formas un satura vienotība? Kādā virzienā virzās dizaina doma?

Kas attiecas uz Android robotu, bez šaubām. Strukturāli tam ir jābūt kinemātiski pilnīgi līdzīgam cilvēkam. Tikai tad viņš varēs veikt “smalkas” operācijas, kas raksturīgas cilvēka roku un pirkstu motorikai. Turklāt robota humanoīdais izskats ir vairāk piemērots astronautu psiholoģiskā atbalsta funkcijas veikšanai.

Kosmosa zirnekļu roboti, čūsku roboti, pērtiķu roboti utt. - vai tas ir dizaineru iedomas lidojums? Vai arī šādas formas rodas nepieciešamības dēļ?

Dažos gadījumos šādas formas rodas nepieciešamības dēļ. Piemēram, zirnekļiem līdzīgi roboti ir piemērotāki kāpšanai pa stāvām un irdenām krāteru nogāzēm. Tie ir stabilāki, un tos var izvilkt, izmantojot manipulatora kājas, pat no apgrieztā stāvokļa. Bet kustībai šauros labirintos vai caurulēs - serpentīna.

- Kādi materiāli tiek izstrādāti, lai aizsargātu robotus no radiācijas, mikrodaļiņām un mikrometeorītiem?

Robota elektronisko “pildījumu” no mikrodaļiņām aizsargā tā korpuss. Tas ir izgatavots no tradicionāliem kosmosa materiāliem: alumīnija sakausējumiem, titāna, kompozītmateriāliem. Robota mehatroniskajās un elektroniskajās sistēmās tiks izmantotas radiācijas izturīgas sastāvdaļas un elektriskie un radioprodukti, kā arī tiks izmantotas kritisko komponentu un sistēmu redundances metodes.

Daudzi zinātnieki apgalvo: kosmosā jāstrādā tikai automātiem; nav absolūti nepieciešams riskēt ar cilvēku. Bet viens no kosmonautiem reiz teica: “Dodoties kosmosā, vajadzēja kaut ko nomainīt. Vadības centrs saka: "Paņemiet atslēgu 14." Es to paņēmu, un, kad es piegāju pie sistēmas, es sapratu: ir jābūt citai atslēgai. Vai robots izpildītu manu uzdevumu ar atslēgu 14? Nē. Un es to izdarīju." Izrādās, ka roboti nevar visu?

Patiešām, robotus ar progresīvu mākslīgo intelektu vēl nevar izveidot, lai pilnībā aizstātu cilvēkus visās kosmosa situācijās. Un ne tikai tur. Tomēr daudzos gadījumos kosmosā nav alternatīvas robotiem. Tas attiecas uz tādu bīstamu un darbietilpīgu darbu veikšanu kā, piemēram, kosmisko atomelektrostaciju apkope tuvākajā nākotnē, būvniecības un uzstādīšanas darbi Mēness un planētu bāzu izveidei, asteroīdu un tālu planētu izpēte. Bet tajā pašā laikā robotus vadīs vai vadīs cilvēks. Tāpēc šobrīd notiek aktīvs darbs, lai uzlabotu robota un cilvēka saskarnes, kā arī robotu adaptīvo autonomo uzvedību un robotu savstarpējo mijiedarbību grupās.

- Kāda kosmiskā nākotne sagaida robotu iemiesojumus? Vai tās ir grūti pārvaldīt?

Robotu iemiesojumi, t.i. humanoīdi roboti (androidi), kurus vada cilvēks un kopē viņa kustības, nākotnē būs visuniversālākās mašīnas sarežģītu operāciju veikšanai ar kosmosa objektiem tuvējā kosmosā, uz Mēness un citām planētām. Tagad aktīvi attīstās metodes, kā kontrolēt androīdus. Un, lai pārvaldītu androīdus, protams, ir nepieciešama apmācība.

Kāpēc zinātnieki saka, ka iemiesojumi varēs darboties tikai Zemes tuvumā? Piemēram, uz Mēness vai kosmosa stacijām? Signāla aizkavēšanās dēļ?

Tā ir izplatīta problēma ar tālvadības teleoperatora vadību. Ja atgriezeniskās saites signāli tiek aizkavēti vairāk nekā divas sekundes, var rasties neatbilstība cilvēka operatora un robota darbībā. Un tā ir uzdevuma neveiksme. Zemes tuvumā (atkarībā no tiešas radio redzamības) vadības signālu aizkaves ir salīdzinoši nelielas - mazāk nekā 0,2 sekundes.

Kas attiecas uz Mēnesi, tad kopējā aizkave (turp un atpakaļ) jau ir vairāk nekā 2,5 sekundes. Tas, piemēram, radīja grūtības kontrolēt padomju Mēness roveru. Tāpēc labāk ir vadīt iemiesojumus uz Mēness no Mēness orbitālās stacijas vai no Mēness bāzes zem spiediena nodalījumiem. Un arī izmantot uzraudzības kontroles metodes ar mākslīgā intelekta elementiem, tostarp attēlu atpazīšanu, autonomu navigāciju un lēmumu pieņemšanu.

– Kas tagad notiek ar Krievijas robotiem SAR-401 un Andronaut? Kad viņi var doties strādāt kosmosā?

Uz SAR-401 bāzes Teledroid kosmosa eksperimenta ietvaros tiks izgatavots lidojuma prototips, kas tiks piegādāts SKS 2020. gadā. Jaunajā Krievijas segmenta zinātnes un enerģētikas modulī astronauta vadībā tas veiks ārpustransportlīdzekļa darbības. Kas attiecas uz Andronautu, šī sistēma, visticamāk, tiks izstrādāta kā līdzeklis psiholoģiskam un informatīvam atbalstam astronautam orbitālajā stacijā. Līdzīgs japāņu humanoīdam robotam Kirobo.

- Kādi roboti pašlaik atrodas uz SKS?

Uz ISS ārējās virsmas atrodas Kanadarm2 kosmosa manipulators ar Dextre “sprauslu”, japāņu JEMRMS manipulators Kibo moduļa bezspiediena EF platformas apkalpošanai un divi Krievijas Strela mehāniskie kravas manipulatori. SKS iekšpusē atrodas amerikāņu android robots Robonaut R2 un japāņu “robotlelle” Kirobo.

Amerikāņi prognozē lielu nākotni zirnekļiem līdzīgiem robotiem SpiderFab, kas būvēs kosmosa mājas. Kāda veida sistēma šī ir?

SpiderFab tiks izmantots kosmosa konstrukciju celtniecībai. Šeit ir divas galvenās tehnoloģijas. Pirmkārt, ierīce ar nosaukumu Trusselator, kas tagad tiek veiksmīgi pārbaudīta laboratorijā: tā ir sava veida 3D printera un adāmmašīnas sintēze. Cilindriskā korpusa vienā pusē ir vītnes spole (ierīce kā izejmateriāls izmanto oglekļa šķiedru), bet otrā ir ekstrūderis, caur kuru tiek izspiestas trīs galvenās topošās fermas caurules. Kopne tiek stiprināta, aptinot to ar vītni. Rezultātā ar aptuveni metru garu ierīci var izveidot desmitiem metru garu fermu.

Tālāk ierīce ar nosaukumu Trusselator robots, izmantojot manipulatoru un īpašu metināšanas iekārtu, varēs savienot oriģinālās kopnes lielās sarežģītās konstrukcijās un pārklāt tās ar saules paneļiem, atstarojošu plēvi un veikt citas darbības atkarībā no misijas mērķiem.

Kopumā SpiderFab tehnoloģija ļaus pāriet uz kilometrus garu komisku konstrukciju izgatavošanu! Pašlaik kosmosā nosūtītajām konstrukcijām ir milzīga drošības rezerve, lai palaišanas laikā izturētu pārslodzes. Parasti šādas lieljaudas konstrukcijas kosmosā nav vajadzīgas, taču ir nepieciešams ļoti liels izmērs, piemēram, interferometru teleskopiem. SpiderFab ierīces ļaus uzbūvēt tieši šādas konstrukcijas: vieglas, liela izmēra un ar zemām dzīves cikla izmaksām.

Jāsaka, ka ideju par liela izmēra, liela garuma kopņu izveidi kosmosā padomju zinātnieki pētīja pagājušā gadsimta 80. gadu beigās. Lai to paveiktu, TsNIIMash plānoja izmantot kopņu montāžas vienību, kas balstīta uz kosmosa kuģi ar diviem programmatūras manipulatoriem, kas programmatūras režīmā samontētu kopnes no standarta oglekļa šķiedras stieņiem, savienojot tos ar mezgla elementiem. Stieņi un elementi tika izņemti no kasešu glabātuves uz aparāta. Katrs stienis abos galos ir aprīkots ar īpaši izstrādātiem magnetomehāniskiem, pašsavienojošiem, bez atstarpes fiksatoriem. Izmantojot vienus un tos pašus manipulatorus, pēc katras sekcijas salikšanas visa kopne tika pārvietota atpakaļ pa rullīšu vadotnēm, dobās kopņu montāžas vienības iekšpusē, atbrīvojot vietu nākamās kopnes sekcijas uzbūvēšanai.

Tika izgatavotas magnētiski mehāniskās slēdzenes, stieņu elementi, mezgli, kā arī pārbaudīti saimniecības sekciju robotizētās montāžas procesi, izmantojot padomju industriālos robotus RM-01 uz liela mēroga maketiem. Kā redzat, SpiderFab tehnoloģija patiesībā ir labi zināmas idejas atdzimšana jaunā tehnoloģiskā līmenī, izmantojot 3D drukāšanu.

– Kādu robotu kosmosa cimdu izstrādāja amerikāņi? Vai mums ir kas līdzīgs?

RoboGlove tika izstrādāts, lai palielinātu cilvēka satvēriena spēku kosmosā. To veidojot, tika izmantotas humanoīda robota Robonaut izstrādē izmantotās tehnoloģijas. NASA norādīja, ka šāda cimda lietošana var samazināt slodzi uz cilvēka muskuļiem vairāk nekā uz pusi. Krievijā līdzīgi cimdi netika izstrādāti atsevišķi, un notiekošajos pētījumos uzmanība tika pievērsta spēka eksoskeletam.

Nesen redzēju video: topošais kosmosa gružu tīrītājs, ko izstrādā ESA, mācās noķert dronus. Interesanti. Ko Krievijas robotiķi piedāvā šīs problēmas risināšanai?

Krievijā šobrīd notiek izpētes darbs pie kosmosa objektu apkalpošanas problēmām, tostarp kosmosa atkritumu apglabāšanas problēmas. Notiek projektēšanas un meklēšanas pētījumi, tostarp kosmosa kuģu izstrāde ar manipulatoriem, lai notvertu izlietotos pavadoņus, to fragmentus un pēc tam nogādātu tos īpašā tā sauktajā apglabāšanas orbītā vai Zemes atmosfērā, kur, nokrītot, tie sadegs.

- Vai satelīta remonta robots ir fantāzija vai realitāte?

Šodien tā vairs nav fantāzija, bet vēl nav realitāte. Gan ārzemēs, gan pie mums notiek pētnieciskais darbs, kas vērsts uz šīs aktuālās problēmas risināšanu. Dārgu satelītu remonts kosmosā palielinās to aktīvo kalpošanas laiku, tādējādi samazinot izmaksas, kas nepieciešamas satelītu zvaigznāju vajadzīgā sastāva uzturēšanai. Bet šim nolūkam ir jāmaina pašu satelītu un kosmosa kuģu radīšanas ideoloģija

to remontējamība vismaz standarta standartizēto elementu un bloku nomaiņas līmenī. Un šī problēma ir jāatrisina jaunu daudzsološu satelītu un kosmosa kuģu dizaineriem.

Vai krievu dizaineriem ir kādi plāni izstrādāt jaunus Marsa roverus? Pieņemsim, ka amerikāņi liek likmes uz Valkyries, kuras savās spējās esot daudz progresīvākas nekā Curiosity. Kas mums ir?

Krievijā ir izstrādāts universālās pašpiedziņas platformas “Robot Geologist” dizains. Tas būs aprīkots ar manipulatoru, mežizstrādes un urbšanas iekārtu un visu zinātnisko instrumentu kompleksu, kas nepieciešams, lai veiktu ģeoloģiskos un ģeofiziskos pētījumus uz Mēness un Marsa virsmas. Tostarp seismisko izlūkošanu, izmantojot virkni sprādzienu, slāņveida augsnes kolonnu savākšanu un nogādāšanu no dziļuma līdz 3 m pa maršrutu līdz 400 km garumā utt. Izstrāde ļauj mums cieši virzīties uz izstrādes darbu pie šādas izveides. roveris, kas pēc funkcionalitātes nav zemāks par Curiosity.

Vizīt karte

GREBEŅŠIKOVS Aleksandrs Vladimirovičs, dzimis 1958. gadā. Augstākā izglītība, 1981. gadā absolvējusi Maskavas Enerģētikas institūta radiotehnikas nodaļu. Viņš ir profesionāli iesaistīts kosmosa robotikā kopš 1986. gada, strādājot ROSCOSMOS galvenajā zinātniskajā institūtā FSUE TsNIIMash. Federālā valsts vienotā uzņēmuma TsNIIMash Kosmosa robotikas laboratorijas vadītājs, Krievijas Federācijas Progresīvās pētniecības fonda Nacionālā Robotikas tehnoloģiju un pamatelementu attīstības centra ekspertu padomes eksperts.

Teksts: Natālija Jačmeņņikova

Krievijas laikraksts - Federālais numurs Nr. 7080 (212)

Maskavas Aviācijas institūts

(Nacionālā pētniecības universitāte)

Detaļu ražošanas tehnoloģija

Abstrakts par tēmu:

Kosmosa manipulatori

Pabeigts Art. gr. 06-314

Zverev M.A.

Pārbaudīts:

Beregovojs V.G.

Maskava 2013

DOK "Mir" moduļu manipulatori

Mir ilgtermiņa orbitālajā kompleksā (stacijā) (DOK) kā daļa no moduļiem tika izmantoti manipulatori gan uz nomaināmiem moduļiem, gan uz bāzes bloka. Šie manipulatori atšķīrās ar saviem uzdevumiem un izpildi.

Kvant-2, Spectrum, Kristall un Priroda moduļos uz to ārējām virsmām netālu no galvenās dokstacijas tika uzstādīts manipulators. Šī M galvenais uzdevums bija pēc dokstacijas ar bāzes bloku (gareniskajam dokstacijas blokam PxO) pārbāzt moduli uz citu dokstaciju, kuras ass atrodas stabilizācijas plaknēs I-III. II-IV. Tas pats manipulators tika izmantots moduļu pārdošanai kompleksa darbības laikā. Šīm operācijām uz PxO ārējās sfēriskās virsmas starp stabilizācijas plaknēm 45 0 sfēriskā leņķī tika uzstādītas 2 īpašas dokstacijas, kurām tika pieslēgts moduļa manipulators. Pēc dokošanas ar šo mezglu modulis atvienots no gareniskā dokstacijas mezgla un pārvietots uz tuvāko brīvo “perpendikulāro” dokošanas mezglu, parasti uz I-II vai III-IV. Šis manipulators ir jāklasificē kā transportēšanas (transportēšanas) manipulators, kas darbojas saskaņā ar programmu no punkta uz punktu.

Bāzes bloka manipulatori (“Strela”)

Transportēšanas manipulatoru klasē ietilpst arī “kravu sistēma” “Strela”, kas uzstādīta uz kompleksa bāzes bloka. Šī sistēma bija paredzēta kravu transportēšanai no moduļiem uz bāzes bloka virsmu. Pēc DOK dizaina “zvaigznes” izveidošanas visas noliktavas izejas lūkas bija aizņemtas un nepieciešamo aprīkojumu varēja piegādāt tikai no otrajām moduļu gala lūkām. Lai atvieglotu apkalpes darbu, uz DOK virsmas, uz II un IV stabilizācijas plaknēm tika uzstādītas divas “bultas” vietās, kur tika piestiprināts galvas apvalks. 1. att. Ir uzskaitīti darbi, kuriem bija nepieciešama šī manipulatora palīdzība.

"Bultas" diagramma un fotogrāfija ir parādīta 1. attēlā.

Sadzīves mehāniskie manipulatori " Bultiņa", kas izgatavots teleskopiska stieņa formā, kas izvietots ap divām asīm, tiek izmantots SKS, lai pārvietotu astronautus pa stacijas ārējo virsmu. Uz moduļa uzstādīti celtņi "Piestātne"<#"654688.files/image004.gif"> <#"654688.files/image005.gif">

Deksters izskatās pēc rumpja bez galvas, kas aprīkots ar divām īpaši kustīgām 3,35 m garām rokām, trīsarpus metrus garajam korpusam ir rotācijas ass “vidukļa” daļā. Korpuss ir aprīkots ar satveršanas ierīci vienā galā, ar kuru Canadarm 2 var to satvert un pārsūtīt SPDM uz jebkuru stacijas orbitālo nomaiņas vienību (ORU). Korpusa otrā galā ir robotizēts izpildmehānisms, kas ir praktiski identisks Kandarm orgānam, lai SPDM varētu piestiprināt pie ISS satveršanas ierīcēm vai izmantot Kandarm2 funkcionalitātes paplašināšanai.

Abām SPDM rokām ir septiņi savienojumi, nodrošinot tiem tādu pašu elastību kā Canadarm 2 apvienojumā ar lielāku precizitāti. Katras rokas galā ir sistēma, ko sauc par orbitālās nomaiņas vienības/instrumenta maiņas mehānismu (OTCM). Tajā ir iebūvēti satvērēji, ievelkama galva, vienkrāsaina televīzijas kamera, fona apgaismojums un sadalīts savienotājs. Kas nodrošina strāvu, datu apmaiņa un kravas videonovērošana.

Dexter korpusa apakšā atrodas pāris orientējamu krāsu attēla kameru ar apgaismojumu, ORU uzglabāšanas platformu un instrumentu maciņu. Maksja ir aprīkota ar trīs dažādiem instrumentiem, ko izmanto dažādu uzdevumu veikšanai ISS.

Manipulators Canadarm

bija robotu roka, kas sākotnēji bija paredzēta izmantošanai uz kosmosa kuģa. Canadarm tika nodots ekspluatācijā 1975. gadā un pirmo reizi tika veikts 1981. gadā, un tas bija nozīmīgs tehniskais jauninājums cilvēka kosmosa lidojumu vēsturē. Canadarm demonstrēja potenciālo robotu ierīču pielietojumu kosmosā, kā arī nostiprinājās inženierzinātnēs kosmosa izpētē. Ierīcei tika izgatavotas vairākas iterācijas izmantošanai dažādās misijās.Tas sastāv no garām cilpām rokām, ko robotiski kontrolē no kabīnes. Canadarm ir oficiāli pazīstams kā rotācijas tālvadības manipulatoru (SRM) sistēma, un tā ir paredzēta astronautiem, lai pārvietotu kravas kosmosa kuģī vai no tā. To var izmantot arī citiem uzdevumiem, sākot no Habla teleskopa remonta līdz Starptautiskās kosmosa stacijas (SKS) montāžai. SKS tika instalēta otrās paaudzes ierīces “Canadarm-2”.

Attīstības darbu saistībā ar dažādiem kosmosa lidojumu aspektiem var nolīgt tādas aģentūras kā Nacionālā aeronautikas un kosmosa administrācija (NASA). Lai gan aģentūras bieži dod priekšroku darbam ar vietējiem uzņēmumiem, starptautiskā sadarbība nav nekas neparasts, par ko liecina Canadarm izmantošana. NASA ir pasūtījusi ierīci, ko var izmantot, lai kontrolētu lietderīgās kravas pārsūtīšanu un potenciāli izmantotu citām darbībām kosmosā, kur objekti ir jāuztver un ar tiem jādarbojas. Visā to izvietošanas laikā dažādie Canadarm modeļi nekad nav cietuši neveiksmi, lai gan tie tika iznīcināti 2003. gadā. dabas katastrofu rezultātā.

Canadarm pirmo reizi tika izmantots kosmosa kuģī Columbia STS-2 misijas laikā 1981. gadā. Savas darbības laikā manipulators Canadarm piedalījās 50 misijās un veica 7000 apgriezienus ap Zemi, darbojoties bez nevienas kļūmes. Robotiskā roka tika izmantota, lai satvertu Habla teleskopu, pārvietotu un izkrautu vairāk nekā 200 tonnas ISS komponentu un pārvietotu astronautus.

Manipulators atradās atspoles kravas nodalījumā, vadāms attālināti no salona. Ir 6 brīvības pakāpes. Uztveršanas mehānisma darbības princips ir līdzīgs kameras diafragmai.

Raksturlielumi:

Garums — 15,2 m (50 pēdas);

Diametrs - 38 cm (15 collas);

Pašmasa - 410 kg (900 mārciņas);

Svars kā daļa no kopējās sistēmas - 450 kg

Attālināti vadāmais manipulators (RMS) "CANADARM" tika uzstādīts uz Space Shuttle. Ir iespējams izveidot divas DUM daļas. Vienlaicīgi var strādāt tikai viena roka. RMS (RMS) galvenais mērķis ir transporta operācijas:

priekšmetu nogādāšana no organizētās noziedzīgās grupas, objektu izvietošana organizētajā noziedzīgajā grupā, “Attālā darba vieta” (RWP) norīkoto astronautu pārvietošana uz objektu organizētajā noziedzīgajā grupā;

tehnoloģisko darbību nodrošināšana:

instrumenta un personas atbalstīšana, nostiprināšana, pozicionēšana.

RMS Canadarm ir projektējis un ražojis Spar Aerospace. Pirmā parauga izstrāde un izgatavošana - 70 miljoni dolāru. Nākamās 3 “ieroči” tika ražotas par 60 miljoniem USD. Kopā tika izgatavoti 5 (ieroči 201, 202, 301, 302 un 303) un nodoti NASA. Roka 302 zaudēta Challenger avārijā. Kalpošanas laiks - 10 gadi, 100 lidojumi.

RMS Canadarm manipulatora diagramma parādīta 2. att.

Dizains

Struktūras baltais pārklājums, kas darbojas kā termostata iekārta, lai vakuuma apstākļos uzturētu iekārtu nepieciešamo temperatūru, neļauj rokas temperatūrai paaugstināties saules staru ietekmē un projicējas pret kosmosa aukstumu, kad roka atrodas ēnā.

	15,2 m (50 pēdas)
Svars uz Zemes	410 kg (905 mārciņas)
Kustības ātrums	Nenolādēts: 60 cm sekundē - ielādēts: 6 cm sekundē
Augšdelma un apakšdelma izlices	Oglekļa kompozītmateriāls
	Trīs kustības pakāpes (slīpums/slīpums/ripošana)
	Viena kustības pakāpe (soli)
	Divas kustības pakāpes (slīpums / leņķis)
Tulkošanas rokas kontrolieris	Rokas kustība pa labi, uz augšu, uz leju uz priekšu un atpakaļ
Rotācijas rokas kontrolieris	Kontrolē rokas slīpumu, gājienu un griešanos

Ekspluatācija

Canadarm pirmo reizi tika izmantots uz kosmosa kuģa Columbia misijas laikā. STS-2<#"654688.files/image008.gif">

Pēc kosmosa kuģa "Columbia" avārijas (lidojums STS-107<#"654688.files/image009.gif">

Eiropas ERA manipulators.

ManipulatorsKIBO”

Japānas ISS moduļa JEM diagramma parādīta 4. att. Moduļa fiziskie parametri ir parādīti 3. tabulā.

Japānas eksperimentālā vienība "Kibo", kas nozīmē cerība, ir Japānas pirmā orbitālā laboratorija. "Kibo" sastāv no četriem moduļiem:

Zinātniskā laboratorija (RM):

Šī ir bloka centrālā daļa, kas ļaus veikt visa veida eksperimentus nulles gravitācijas apstākļos. Moduļa iekšpusē ir uzstādīti 10 eksperimentālie bloki. Pats modulis ir autobusa lielumā.

Eksperimentālās bagāžas modulis (ELM-PS):

Tas spēlē aprīkojuma glabātuves lomu, kurā atrodas pārvietojami konteineri. Tos var pārvadāt kosmosa kuģī.

Ārējā kravas vienība (EF):

Viņš pastāvīgi atrodas kosmosā. Tas tiks izmantots atkritumu izvešanai. Tajā ir nomaināmi atkritumu konteineri, kas tiek izmesti, kad tie ir pilni.

Manipulatora svira (JEM RMS):

Tas apkalpos ārējo kravas bloku. Galvenā roka pārvadā smagus priekšmetus, savukārt mazā noņemamā roka tiek izmantota smalkam darbam. Manipulatora roka ir aprīkota ar videokameru, kas ļauj precīzi kontrolēt rokas kustības.

Visiem moduļiem tiks piestiprināti arī nelieli bagāžas bloki.

Fizikālie parametri:

3. tabula.

Literatūra

1 http://www.myrobot.ru

http://www.dailytechinfo.org

http://ru.wikipedia.org

Dizains

Struktūras baltais pārklājums, kas darbojas kā termostata iekārta, lai vakuuma apstākļos uzturētu iekārtu nepieciešamo temperatūru, neļauj rokas temperatūrai paaugstināties saules staru ietekmē un projicējas pret kosmosa aukstumu, kad roka atrodas ēnā.

	410 kg (905 mārciņas)
Kustības ātrums	Izkrauts: 60 cm sekundē Slogots: 6 cm sekundē
Augšdelma un apakšdelma izlices	Oglekļa kompozītmateriāls
	Trīs kustības pakāpes (sitiens/izvirzīšanās/ripošana)
	Viena kustības pakāpe (soli)
	Divas kustības pakāpes (slīpums / leņķis)
Tulkošanas rokas kontrolieris	Rokas kustība pa labi, uz augšu, uz leju uz priekšu un atpakaļ
Rotācijas rokas kontrolieris	Kontrolē rokas slīpumu, gājienu un griešanos

Ekspluatācija

Canadarm pirmo reizi tika izmantots uz kosmosa kuģa Columbia misijas laikā. STS-2 1981. gadā. Savas darbības laikā manipulators Canadarm piedalījās 50 misijās un veica 7000 apgriezienus ap Zemi, darbojoties bez nevienas kļūmes. . Manipulators tika izmantots, lai satvertu teleskopu Habla, pārvietojot un izkraujot vairāk nekā 200 tonnas ISS komponentu un pārvietojot astronautus.

Pēc kosmosa kuģa "Columbia" avārijas (lidojums STS-107) 2003. gada sākumā Kolumbijas Negadījumu izmeklēšanas padome (CAIB) izveidoja pilnvaras uzlabot Shuttle programmu. Viena no NASA prasībām bija Kanadarm papildinājuma (“pāra”) izstrāde formā Orbiter Boom sensoru sistēma(OBSS), kurā ir jābūt instrumentiem, lai pirms atgriešanās pārbaudītu atspoles apakšdaļas TSR ārējo virsmu. Pamatojoties uz MDA (iepriekš Spar Aerospace) iegūto tehnoloģiju un pieredzi, veidojot vairākas kosmosa manipulatoru paaudzes, MDA izstrādāja Space Shuttle paplašinājumu: robotizētu strēli, kas spēj veikt atspoles termiskās aizsardzības sistēmu pārbaudes orbītā. Pārbaudes stiprinājuma stienim (IBA) bija liela loma atspoles termiskās aizsardzības sistēmas pārbaudē.

Galvenā informācija

Pārbaudes stienis tika balstīts uz esošajiem Canadarm risinājumiem un būtībā ir tāds pats dizains, izņemot to, ka roku savienojumi tika aizstāti ar alumīnija adapteriem, efektīvi nostiprinot adapterus šūpulī. Bultas uzgalis bija paredzēts, lai ievietotu un saskartos ar sensoru masīvu, lai novērtētu atspoles termiskās aizsardzības sistēmu.

Sverot 211 kilogramus (bez sensoriem) un apmēram 15 metrus garu, IBA bija aptuveni tāda paša izmēra kā atspole Canadarm. Tādējādi IBA atradās uz kuģa klāja, kur sākotnēji bija paredzēts uzstādīt lietoto "turēšanas mehānismu". Orbītā atspole Canadarm un ISS Canadarm2 uzņems IBA, izmantojot satvērēju.

2:10 03/10/2016

1 👁 984

Droši vien visi vismaz vienu reizi ir redzējuši fotogrāfijas. Kas, jūsuprāt, ir tā vissvarīgākā sastāvdaļa? Dzīvojamās telpas? Laboratorijas moduļi? Pretmeteoru paneļi? Nē. Var iztikt bez neviena moduļa. Bet bez kosmosa manipulatoriem - nekā. Tie kalpo kuģu izkraušanai un iekraušanai, palīdz piestātnē un ļauj veikt visus ārējos darbus. Bez tiem stacija ir mirusi.

Evolūcija ir apveltījusi cilvēku ar apbrīnojami perfektiem manipulatoriem – rokām. Ar viņu palīdzību mēs varam radīt brīnumus. Pretstattais īkšķis un elastīgās locītavas padara rokas par gandrīz ideālu instrumentu. Nav brīnums, ka cilvēks izmanto savas rokas kā prototipu daudzām mehāniskām konstrukcijām. Un kosmosa manipulatori nav izņēmums. Viņu nav daudz.

Vispazīstamākā (un šobrīd ISS izmantotā) mobilā sistēma ir MSS, biežāk saukta par Canadarm2, lai gan patiesībā Canadarm2 ir tikai viens no tās elementiem. Sistēmu izstrādāja Kanādas uzņēmums MDA Space Missions Kanādas Kosmosa aģentūrai, un tā bija vienkāršākas Canadarm ierīces izstrāde, ko izmantoja amerikāņu atspoles.

Tuvākajā nākotnē vajadzētu palaist “konkurenta” sistēmu – Eiropas robotu roku (ERA), ko izstrādājuši speciālisti no Eiropas Kosmosa pētniecības un tehnoloģiju centra, kas atrodas Nīderlandes Noordvijkā. Bet vispirms vispirms.

Kļavas lapa

Starptautiskā kosmosa stacija tika nodota ekspluatācijā 1998. gadā, un 2001. gada 19. aprīlī uz to devās amerikāņu kosmosa kuģis STS-100, kas veda ārkārtīgi svarīgu kravu. Apkalpes galvenais uzdevums bija SSRMS (Canadarm2) attālinātā manipulatora nogādāšana SKS un tā uzstādīšana. Sistēma tika veiksmīgi uzstādīta – tā kļuva par Kanādas aģentūras globālo ieguldījumu starptautiskās stacijas būvniecībā.

MSS sistēma sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām: galvenā manipulatora (SSRMS, aka Canadarm2); īpašam mērķim manipulators (SPDM, pazīstams arī kā Dextre) un mobilo pakalpojumu bāzes sistēma (MBS).

MBS būtībā ir bāzes platforma, uz kuras ir uzstādīti manipulatori. Tas ievērojami paplašina Canadarm2 pārklājuma zonu. Uzstādot “roku” uz MBS, tā iegūst kustīgu pamatni, kas spēj pārvietoties pa stacijas virsmu pa sliedēm ar ātrumu līdz 2,5 cm/s. Turklāt MBS var piestiprināt atsvarus - tādējādi, paņēmis vienu svaru, manipulators var to “noparkot” uz MBS un sasniegt citu.

Sistēmas galvenais manipulators faktiski ir 17,6 metru SSRMS, kas aprīkots ar septiņiem motorizētiem savienojumiem. Tā paša svars ir 1800 kg, un manipulatora pārvietotās kravas maksimālais svars var sasniegt 116 tonnas (!). Tomēr, ja nav gravitācijas, tas nav tik liels skaits; to galvenokārt ierobežo inerciālo spēku ietekme.

STS-134 misijas laikā manipulators Shuttle Canadarm nodod kravu uz ISS Canadarm2 manipulatoru - transportēšanas un uzglabāšanas paliktni uzstādīšanai orbitālajā stacijā.

Sistēmas interesantākais elements ir Dextre, divu roku, gandrīz humanoidāls teleskopiskais manipulators. Viņš parādījās SKS daudz vēlāk - 2008. gadā ar STS-123 misiju. Ārēji Dextre atgādina 3,5 metrus garu vīrieti bez galvas ar 3,35 m garām rokām.Interesanti, ka apakšējo daļu var piestiprināt gan MBS, gan pašam Canadarm2, tādējādi pagarinot to vēl vairāk un ļaujot veikt smalkākas darbības.

Dextres roku galos ir uzstādīti OTCM (ORU/Tool Changeout Mechanisms) mehānismi ar iebūvētiem “žokļu” satvērējiem, televīzijas kameru un prožektoriem. Turklāt mehānismiem ir ligzda maināmiem instrumentiem, kas tiek glabāti “korpusā”.

Kopumā MBS, Canadarm2 un Dextre kombinācija ļauj “aizvērt” lielākās daļas stacijas vajadzības - pārvietot dažāda izmēra kravas, doku moduļus, pārvietot astronautus no punkta uz punktu. Katrai funkcijai ir dažādi “piestiprināšanas” rīki. Galvenais vadības panelis atrodas uz American Destiny moduļa, kas tika aktivizēts 2001. gada februārī, sekundārais atrodas uz European Cupola pārskata bloka (uzstādīts 2010. gadā).

MSS ir diezgan spējīgs izkraut atspoles, pārvietot astronautus kosmosa iziešanas laikā un pieslēgt jaunus moduļus. Bet ar vienu manipulatoru sistēmu joprojām nepietiek - īpaši ņemot vērā pakāpenisko ISS izaugsmi un arvien vairāk jaunu vienību un laboratoriju parādīšanos. Tāpēc 2008. gadā palaistajam Kibo modulim japāņi izstrādāja savu manipulatoru, kas paredzēts vietējām vajadzībām.

Sarkans aplis

Viss ir pavisam vienkārši: palielinoties moduļu skaitam, MBS vienkārši pārstāj “sasniegt” dažādus ISS galus. Turklāt dažās situācijās manipulatora sistēmas lietošanai ir vesela rinda. Tādējādi jauniem moduļiem diezgan pieticīgām laboratorijas vajadzībām ir vajadzīgas neatkarīgas “rokas”.

Vizuāls salīdzinājums: apakšējais manipulators ir SSRMS (Canadarm2), augšējais ir japāņu JEMRMS. Sadarbības uzdevuma veikšana ir kā ēšana ar irbulīšiem.

Pirmā zīme šajā jomā bija JEMRMS manipulators, kur JEM ir Japānas eksperimentu modulis (japāņu eksperimentālais modulis), bet RMS ir Remote Manipulator System (vadāmā manipulatoru sistēma). JEMRMS ir uzstādīts virs Kibo moduļa vārtejas un ļauj ielādēt vai izņemt aprīkojumu.

JEMRMS sastāv no diviem elementiem - galvenās “rokas” (Main Arm, MA) un palīgelementa, kas paredzēts smalkam darbam (Small Fine Arm, SFA). Mazā "roka" ir uzstādīta virs lielās - tāpat kā Dextre var būt Canadarm2 turpinājums. Būtībā japāņu manipulators ir mazāka un vienkāršota MSS tēmas variācija, kas tiek vadīta no viena lokālā moduļa un veic uzdevumus ierobežoto vajadzību ietvaros.

divpadsmit zvaigznes

Spriežot pēc topošajām tendencēm, pēc 10-15 gadiem SKS būs “aizaugs” ar maziem manipulatoriem, kā ezītis ar adatām. Turklāt katrs no tiem samazinās oriģinālā Canadarm2 kopējo lomu, radot veselīgu konkurenci. Jo īpaši 2013.-2014. gada ziemā (palaišana jau vairākas reizes atlikta, jauns datums provizoriski noteikts decembrī) uz staciju lidos vēl viens modulis, kas ir “apkrauts” ar manipulatoru.

Dextre robots (SPDM) ir uzstādīts uz Canadarm2 manipulatora gala - tas ļauj pēdējam veikt smalkākus uzdevumus, bet pirmajam ievērojami paplašināt darbības diapazonu.

Šoreiz modulis būs krievu valodā - tas ir daudzfunkcionālais laboratoriju komplekss “Nauka”, un manipulators būs Eiropas. ERA (European Robotic Arm) tika izveidota Eiropas Kosmosa aģentūras pētniecības centrā Nīderlandes pilsētā Noordwijk. Pie robota strādāja desmitiem inženieru no visas pasaules.

ERA ļauj pārvietot nelielas kravas (sver līdz 8 tonnām) moduļa iekšpusē un ārpusē. Turklāt manipulators ir pielāgots astronautu nēsāšanai un turēšanai ārēju darbu laikā, kas ievērojami ietaupīs laiku, pārvietojoties kosmosā. Ar manipulatora palīdzību ir daudz vieglāk tikt uzreiz izmestam, nekā ilgi un uzmanīgi “rāpot” pa moduļa virsmu. Sākotnējā konfigurācijā ERA tika nosaukta par "Čārliju Čaplinu", jo salocītā veidā tā bija raksturīgā "ķermeņa" forma.

Interesanti, ka uz moduļa virsmas būs vairāki manipulatora stiprinājumi, un "roka" ir "divpusēja", tas ir, tā ir simetriska, abos galos ir ligzdas, kuras var izmantot instrumentu uzstādīšanai, vai var darboties kā stiprinājumi. Tādējādi ERA nav stingri jānostiprina vienā vietā. Tas var patstāvīgi “pārvietoties” uz citu vietu, vispirms tur nostiprinot vienu galu un pēc tam nostiprinot otru no sākotnējā uzstādīšanas punkta. Būtībā ERA var “staigāt”.

Manipulators Canadarm2 veic pirmo oficiālo uzdevumu ISS ietvaros: tas ienes Quest apvienoto gaisa slūžu nodalījumu American Unity modulī (misija STS-104)

Manipulatoram ir trīs segmenti. Centrā ir elkoņa locītava, kas darbojas vienā plaknē, un galos ir “locītavu” kombinācija, kas var mainīt “rokas” stāvokli dažādās plaknēs. Manipulatora kopējais garums, kad tas ir izvietots, ir 11 m, savukārt objekta pozicionēšanas precizitāte ir 5 mm.

Āmurs un sirpis

Jāteic, ka manipulatoriem Starptautiskajā kosmosa stacijā ir vēsture, kas sniedzas pagātnē, kad SKS vēl nebija. Jo īpaši Canadarm2 ir izstrādāts, pamatojoties uz tehnoloģijām, kas pārbaudītas citā manipulatorā - Canadarm. Tas tika izveidots tālajā 70. gadu beigās un pirmo reizi kosmosā devās 1981. gadā ar Kolumbijas atspole (STS-2 misija).

Tā bija 15 metru kosmosa “roka” ar sešām brīvības pakāpēm. Tieši ar Canadarm palīdzību – pat pirms progresīvāku sistēmu parādīšanās – tika uzmontēta, samontēta visa ISS bāze utt. Daudzus gadus Canadarm bija ne tikai galvenais, bet vienīgais kosmosa manipulators ar vairākiem segmentiem. , tas ir, būvēts pēc cilvēka rokas principa. Pēdējā misija, lai to izmantotu, bija STS-135 2011. gada jūlijā; šodien to var apskatīt tikai muzejā. Piemēram, Endeavour atspoles kopija tiek glabāta Kanādas Aviācijas un kosmosa muzejā Otavā.

Bet rodas jautājums. Mūsdienās Krievija kosmosa izpētes jomā aktīvi sadarbojas ar citām valstīm. Kādi manipulatori tika izmantoti, piemēram? Deviņdesmitajos gados tie bija tieši “Canadarms”, jo 1994. gadā tika uzsākta kopīgā Krievijas un Amerikas programma Mir-Shuttle. Un pirms tam vissvarīgākās Mir darbības ierīces bija Strela celtņi (GSt).

Šodien SKS Krievijas segmentā tiek izmantoti divi Strela celtņi. Dizainā tie būtiski atšķiras no segmentālajiem manipulatoriem – tiem ir 15 metru teleskopiska konstrukcija. Tas var sarauties un griezties, taču tam ir ievērojami mazākas brīvības pakāpes nekā Canadarm vai ERA. Turklāt katrs no Mir moduļiem bija aprīkots ar robotu roku ar satvērēju - kaut ko līdzīgu mazam bezsegmentu celtnim-manipulatoram. Tie galvenokārt tika izmantoti jaunu staciju moduļu uzstādīšanai.

Tomēr Burānam Centrālais Robotikas un tehniskās kibernētikas pētniecības un attīstības institūts savulaik izstrādāja Canadarm padomju analogu - Stārķu manipulatoru. Dizainā tas praktiski neatšķīrās no Canadarm - tās pašas sešas brīvības pakāpes, divas vieglas oglekļa šķiedras saites (“plecs” un “elkonis”). Taču "Stārķim", tehniski diezgan perfektam, nepaveicās.

Buran programma tika apturēta jau pēc viena testa lidojuma, kura laikā robotā roka netika uzstādīta. "Stārķi" nekad nav izmantoti kosmosā; Turklāt viņu attīstība pat nekalpoja Mir un ISS vajadzībām. Rezultātā šis manipulators tika veiksmīgi pārbaudīts stendā, bet palika viens no padomju laika vērienīgajiem nepabeigtajiem projektiem.

Roku darbs

Sistematizējot informāciju, varam secināt, ka, palielinoties ISS dalībvalstu skaitam, pieaugs arī manipulatoru dažādība. Sākumā viņi iztika ar vienu “Canadarm” (un “Mir” - “Strela”), pēc tam ISS bija nepieciešama paplašināta sistēma - parādījās Canadarm2 un Dextre. Tagad katram jaunam modulim ir nepieciešama sava kravas sistēma - šādi tika izstrādāti JEMRMS un ERA. Laika gaitā arī Krievijas segmentam būs jāiesaistās savās izstrādēs, jo īpaši tāpēc, ka ir Aist radītas un pārbaudītas tehnoloģijas.

Droši vien ikviens vismaz vienu reizi ir redzējis SKS fotogrāfijas. Kas, jūsuprāt, ir tā vissvarīgākā sastāvdaļa? Dzīvojamās telpas? Laboratorijas moduļi? Pretmeteoru paneļi? Nē. Var iztikt bez neviena moduļa. Bet bez kosmosa manipulatoriem neiztikt. Tie kalpoja kuģu izkraušanai un iekraušanai, palīdzēja piestātnē un ļāva veikt visus ārējos darbus. Bez tiem stacija ir mirusi.

2005. gada vasaras astronauts Stīvens Robinsons stāv uz kāju platformas, kas uzstādīta uz SSRMS manipulatora jeb Canadarm2 (misija STS-114).

Tims Skorenko

Evolūcija ir apveltījusi cilvēku ar apbrīnojami perfektiem manipulatoriem – rokām. Ar viņu palīdzību mēs varam radīt brīnumus. Pretstattais īkšķis un elastīgās locītavas padara rokas par gandrīz ideālu instrumentu. Nav brīnums, ka cilvēks izmanto savas rokas kā prototipu daudzām mehāniskām konstrukcijām. Un kosmosa manipulatori nav izņēmums.

Viņu nav daudz. Vispazīstamākā (un šobrīd ISS izmantotā) mobilā sistēma ir MSS, biežāk saukta par Canadarm2, lai gan patiesībā Canadarm2 ir tikai viens no tās elementiem. Sistēmu izstrādāja Kanādas uzņēmums MDA Space Missions Kanādas Kosmosa aģentūrai, un tā bija vienkāršākas Canadarm ierīces izstrāde, ko izmantoja amerikāņu atspoles. Tuvākajā laikā uz staciju būtu jānosūta “konkurenta” sistēma Eiropas robotu ieroči (ERA), ko izstrādājuši speciālisti no Eiropas Kosmosa pētniecības un tehnoloģiju centra, kas atrodas Nīderlandes pilsētā Nordvijkā. Bet vispirms vispirms.

2001. gada 15. jūlijs. Manipulators Canadarm2 veic savu pirmo oficiālo uzdevumu ISS ietvaros: tas ienes Quest apvienoto gaisa slūžu nodalījumu American Unity modulī (misija STS-104).

Kļavas lapa

Starptautiskā kosmosa stacija tika nodota ekspluatācijā 1998. gadā, un 2001. gada 19. aprīlī uz to devās amerikāņu kosmosa kuģis STS-100, kas veda ārkārtīgi svarīgu kravu. Apkalpes galvenais uzdevums bija SSRMS (Canadarm2) attālinātā manipulatora nogādāšana SKS un tā uzstādīšana. Sistēma tika veiksmīgi uzstādīta – tā kļuva par Kanādas aģentūras globālo ieguldījumu starptautiskās stacijas būvniecībā. MSS sistēma sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām: galvenā manipulatora (SSRMS, aka Canadarm2); īpašam mērķim manipulators (SPDM, pazīstams arī kā Dextre) un mobilo pakalpojumu bāzes sistēma (MBS).

MBS būtībā ir bāzes platforma, uz kuras ir uzstādīti manipulatori. Tas ievērojami paplašina Canadarm2 pārklājuma zonu. Uzstādot “roku” uz MBS, tā iegūst kustīgu pamatni, kas spēj pārvietoties pa stacijas virsmu pa sliedēm ar ātrumu līdz 2,5 cm/s. Turklāt MBS var piestiprināt atsvarus - tādējādi, paņēmis vienu svaru, manipulators var to “noparkot” uz MBS un sasniegt citu.

2011. gada 18. maijs. STS-134 misijas laikā manipulators Shuttle Canadarm nodod kravu uz ISS Canadarm2 manipulatoru - transportēšanas un uzglabāšanas paliktni uzstādīšanai orbitālajā stacijā.

Sistēmas galvenais manipulators faktiski ir 17,6 metru SSRMS, kas aprīkots ar septiņiem motorizētiem savienojumiem. Tā paša svars ir 1800 kg, un manipulatora pārvietotās kravas maksimālais svars var sasniegt 116 tonnas (!). Tomēr, ja nav gravitācijas, tas nav tik liels skaits; to galvenokārt ierobežo inerciālo spēku ietekme.

Sistēmas interesantākais elements ir Dextre, divu roku, gandrīz humanoidāls teleskopiskais manipulators. Viņš parādījās SKS daudz vēlāk - 2008. gadā ar STS-123 misiju. Ārēji Dextre atgādina 3,5 metrus garu vīrieti bez galvas ar 3,35 m garām rokām.Interesanti, ka apakšējo daļu var piestiprināt gan MBS, gan pašam Canadarm2, tādējādi pagarinot to vēl vairāk un ļaujot veikt smalkākas darbības.

Dextres roku galos ir uzstādīti OTCM (ORU/Tool Changeout Mechanisms) mehānismi ar iebūvētiem “žokļu” satvērējiem, televīzijas kameru un prožektoriem, kā arī mehānismiem ir ligzda maināmiem instrumentiem, kas tiek glabāti "rumpis".

2008. gads Vizuāls salīdzinājums: apakšējais manipulators ir SSRMS (Canadarm2), augšējais ir japāņu JEMRMS. Sadarbības uzdevuma veikšana ir kā ēšana ar irbulīšiem.

Kopumā MBS, Canadarm2 un Dextre kombinācija ļauj mums “aizvērt” lielākās daļas stacijas vajadzības - pārvietot dažāda izmēra kravas, doku moduļus, pārvietot astronautus no punkta uz punktu. Katrai funkcijai ir dažādi “piestiprināšanas” rīki. Galvenais vadības panelis atrodas uz American Destiny moduļa, kas tika aktivizēts 2001. gada februārī, un sekundārais vadības panelis atrodas apskates European Cupola (uzstādīts 2010. gadā).

MSS ir diezgan spējīgs izkraut atspoles, pārvietot astronautus kosmosa iziešanas laikā un pieslēgt jaunus moduļus. Bet ar vienu manipulatoru sistēmu joprojām nepietiek - īpaši ņemot vērā pakāpenisko ISS izaugsmi un arvien vairāk jaunu vienību un laboratoriju parādīšanos. Tāpēc 2008. gadā palaistajam Kibo modulim japāņi izstrādāja savu manipulatoru, kas paredzēts vietējām vajadzībām.

2008. gads Dextre robots (SPDM) ir uzstādīts uz Canadarm2 manipulatora gala - tas ļauj pēdējam veikt smalkākus uzdevumus, bet pirmajam ievērojami paplašināt darbības diapazonu.

Sarkans aplis

Viss ir pavisam vienkārši: palielinoties moduļu skaitam, MBS vienkārši pārstāj “sasniegt” dažādus ISS galus. Turklāt dažās situācijās manipulatora sistēmas lietošanai ir vesela rinda. Tādējādi jauniem moduļiem diezgan pieticīgām laboratorijas vajadzībām ir vajadzīgas neatkarīgas “rokas”.

Pirmā zīme šajā jomā bija JEMRMS manipulators, kur JEM ir Japānas eksperimentu modulis (japāņu eksperimentālais modulis), bet RMS ir Remote Manipulator System (vadāmā manipulatoru sistēma). JEMRMS ir uzstādīts virs Kibo moduļa vārtejas un ļauj ielādēt vai izņemt aprīkojumu.

JEMRMS sastāv no diviem elementiem - galvenās “rokas” (Main Arm, MA) un palīgelementa, kas paredzēts smalkam darbam (Small Fine Arm, SFA). Mazā "roka" ir uzstādīta virs lielās - tāpat kā Dextre var būt Canadarm2 turpinājums. Būtībā japāņu manipulators ir mazāka un vienkāršota MSS tēmas variācija, kas tiek vadīta no viena lokālā moduļa un veic uzdevumus ierobežoto vajadzību ietvaros.

divpadsmit zvaigznes

Spriežot pēc topošajām tendencēm, pēc 10-15 gadiem SKS būs “aizaugs” ar maziem manipulatoriem, kā ezītis ar adatām. Turklāt katrs no tiem samazinās oriģinālā Canadarm2 kopējo lomu, radot veselīgu konkurenci. Jo īpaši 2013.-2014. gada ziemā (palaišana jau vairākas reizes atlikta, jauns datums provizoriski noteikts decembrī) uz staciju lidos vēl viens modulis, kas ir “apkrauts” ar manipulatoru.

2013. gads. Sakarā ar to, ka ERA manipulators šobrīd pastāv tikai laboratorijas apstākļos, māksliniekiem tiek dota pilnīga rīcības brīvība. Skice parāda ERA, kas atbalsta astronautu (nevis astronautu! - modulis ir krievu valodā), strādājot kosmosā.

Šoreiz modulis būs krievu valodā - tas ir daudzfunkcionālais laboratoriju komplekss “Nauka”, un manipulators būs Eiropas. ERA (European Robotic Arm) tika izveidota Eiropas Kosmosa aģentūras pētniecības centrā Nīderlandes pilsētā Noordwijk. Pie robota strādāja desmitiem inženieru no visas pasaules.

ERA ļauj pārvietot nelielas kravas (sver līdz 8 tonnām) moduļa iekšpusē un ārpusē. Turklāt manipulators ir pielāgots astronautu nēsāšanai un turēšanai ārēju darbu laikā, kas ievērojami ietaupīs laiku, pārvietojoties kosmosā. Ar manipulatora palīdzību ir daudz vieglāk tikt uzreiz izmestam, nekā ilgi un uzmanīgi “rāpot” pa moduļa virsmu. Sākotnējā konfigurācijā ERA tika nosaukta par "Čārliju Čaplinu", jo salocītā veidā tā bija raksturīgā "ķermeņa" forma.

Interesanti, ka uz moduļa virsmas būs vairāki manipulatora stiprinājumi, un "roka" ir "divpusēja", tas ir, tā ir simetriska, abos galos ir ligzdas, kuras var izmantot instrumentu uzstādīšanai, vai var darboties kā stiprinājumi. Tādējādi ERA nav stingri jānostiprina vienā vietā. Tas var patstāvīgi “pārvietoties” uz citu vietu, vispirms tur nostiprinot vienu galu un pēc tam nostiprinot otru no sākotnējā uzstādīšanas punkta. Būtībā ERA var “staigāt”.

Manipulatoram ir trīs segmenti. Centrā ir elkoņa locītava, kas darbojas vienā plaknē, un galos ir “locītavu” kombinācija, kas var mainīt “rokas” stāvokli dažādās plaknēs. Manipulatora kopējais garums, kad tas ir izvietots, ir 11 m, savukārt objekta pozicionēšanas precizitāte ir 5 mm.

Āmurs un sirpis

Jāteic, ka manipulatoriem Starptautiskajā kosmosa stacijā ir vēsture, kas sniedzas pagātnē, kad SKS vēl nebija. Jo īpaši Canadarm2 ir izstrādāts, pamatojoties uz tehnoloģijām, kas pārbaudītas citā manipulatorā - Canadarm. Tas tika izveidots tālajā 70. gadu beigās un pirmo reizi kosmosā devās 1981. gadā ar Kolumbijas atspole (STS-2 misija).

Tā bija 15 metru kosmosa “roka” ar sešām brīvības pakāpēm. Tieši ar Canadarm palīdzību – pat pirms progresīvāku sistēmu parādīšanās – tika uzstādīta visa SKS bāze, samontēts Habla teleskops utt. Daudzus gadus Canadarm bija ne tikai galvenā, bet arī vienīgā telpa. manipulators ar vairākiem segmentiem, tas ir, veidots pēc cilvēka rokas principa. Pēdējā misija, lai to izmantotu, bija STS-135 2011. gada jūlijā; šodien to var apskatīt tikai muzejā. Piemēram, Endeavour atspoles kopija tiek glabāta Kanādas Aviācijas un kosmosa muzejā Otavā.

Bet rodas jautājums. Mūsdienās Krievija kosmosa izpētes jomā aktīvi sadarbojas ar citām valstīm. Kādi manipulatori tika izmantoti, piemēram, stacijā Mir? Deviņdesmitajos gados tie bija tieši “Canadarms”, jo 1994. gadā tika uzsākta kopīgā Krievijas un Amerikas programma Mir-Shuttle. Un pirms tam vissvarīgākās Mir darbības ierīces bija Strela celtņi (GSt).

Šodien SKS Krievijas segmentā tiek izmantoti divi Strela celtņi. Dizainā tie būtiski atšķiras no segmentētajiem manipulatoriem – tiem ir 15 metru teleskopiska konstrukcija. Tas var sarauties un griezties, taču tam ir ievērojami mazākas brīvības pakāpes nekā Canadarm vai ERA. Turklāt katrs no Mir moduļiem bija aprīkots ar robotu roku ar satvērēju - kaut ko līdzīgu mazam bezsegmentu celtnim-manipulatoram. Tie galvenokārt tika izmantoti jaunu staciju moduļu uzstādīšanai.

1988. gads Manipulators “Stārķis” uz statīva, kas imitē bezsvara stāvokli. Tiek simulēta manipulatora uzstādīšana Buran labajā pusē, šarnīrsavienojuma punktos ierīce tiek piekārta uz īpašiem mezgliem.

Tomēr Burānam Centrālais Robotikas un tehniskās kibernētikas pētniecības un attīstības institūts savulaik izstrādāja Kanadarm padomju analogu Stārka manipulatoru. Dizainā tas praktiski neatšķīrās no Canadarm - tās pašas sešas brīvības pakāpes, divas vieglas oglekļa šķiedras saites (“plecs” un “elkonis”). Taču "Stārķim", tehniski diezgan perfektam, nepaveicās.

Buran programma tika apturēta jau pēc viena testa lidojuma, kura laikā robotā roka netika uzstādīta. "Stārķi" nekad nav izmantoti kosmosā; Turklāt viņu attīstība pat nekalpoja Mir un ISS vajadzībām. Rezultātā šis manipulators tika veiksmīgi pārbaudīts stendā, bet palika viens no padomju laika vērienīgajiem nepabeigtajiem projektiem.

Roku darbs

Sistematizējot informāciju, varam secināt, ka, palielinoties ISS dalībvalstu skaitam, pieaugs arī manipulatoru dažādība. Sākumā viņi iztika ar vienu “Canadarm” (un “Mir” - “Strela”), pēc tam ISS bija nepieciešama paplašināta sistēma - parādījās Canadarm2 un Dextre. Tagad katram jaunam modulim ir nepieciešama sava kravas sistēma - šādi tika izstrādāti JEMRMS un ERA. Laika gaitā arī Krievijas segmentam būs jāiesaistās savās izstrādēs, jo īpaši tāpēc, ka ir Aist radītas un pārbaudītas tehnoloģijas.

Un, ja Ķīna īstenos savu grandiozo Tiangong (“Debesu pils”) programmu, tad tuvākajos gados kosmosa manipulatoru rindas tiks papildinātas ar ievērojamu skaitu Ķīnas modeļu. Tomēr zīmols “Made in China” mūsdienās izklausās diezgan lepns, it īpaši, ja runa ir par kosmosa tehnoloģijām.