Nauka w kosmosie: robotyczni asystenci

Czas załogi jest cennym zasobem na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a jego wartość stale rośnie w kontekście przyszłych misji kosmicznych. Jednym ze sposobów maksymalnego wykorzystania czasu załogi jest wykorzystanie technologii robotycznej do wspomagania członków załogi w różnych zadaniach lub do całkowitej automatyzacji innych zadań.

Bieżące dochodzenie w sprawie stacji kosmicznej Kamera kulowa do użytku wewnętrznego JEM 2, jest częścią ciągłych wysiłków na rzecz rozwoju tej technologii. Zdalnie sterowana pływająca kamera panoramiczna została wystrzelona na stację kosmiczną w 2018 r., a badanie przeprowadzone przez JAXA (Japońska Agencja Badań Kosmicznych) wykazało, że kamera może być wykorzystywana do autonomicznego rejestrowania filmów i zdjęć na potrzeby działań badawczych.

Obecnie członkom załogi przydziela się czas na nagrywanie filmów i zdjęć z działań naukowych, które są ważnym narzędziem dla badaczy. Pomyślna demonstracja technologii autonomicznego przechwytywania może ostatecznie zaoszczędzić czas załogi. Dochodzenie służy również jako poligon doświadczalny dla innych zadań, które mogą wykonywać roboty.

Trzy swobodnie latające roboty na stacji kosmicznej, tzw Astrobis,Wspieranie wielu demonstracji technologii różnych rodzajów pomocy robotycznej w misjach eksploracji kosmosu i na Ziemi. Wyniki tych badań przyczyniają się do udoskonalenia technologii robotycznej i jej możliwości.

Misja SoundSee demonstruje wykorzystanie dźwięku do monitorowania sprzętu na statku kosmicznym za pomocą czujnika zamontowanego na Astrobee. Czujnik wykrywa anomalie w dźwiękach pochodzących z systemów podtrzymywania życia, sprzętu do ćwiczeń i innej infrastruktury. Anomalie dźwiękowe mogą wskazywać na możliwe awarie.

Wstępne wyniki tych badań podkreśliły różnicę między symulacjami a eksperymentami w przestrzeni kosmicznej oraz wskazały, że niewielkie zmiany w środowisku symulacyjnym mogą przybliżać różnice w przewidywanych i obserwowanych wartościach w środowisku docelowym. Badanie pomaga także zidentyfikować źródła dźwięku w stale zmieniającym się krajobrazie dźwiękowym stacji kosmicznej, co może pomóc w przyszłym wykorzystaniu tej technologii.

Projektowanie robotów do przemierzania powierzchni Księżyca lub Marsa wiąże się ze specyficznymi wyzwaniami. Krajobraz może być wyboisty i nierówny, co wymaga od robota czasochłonnych przekształceń, a gęsty regolit lub pył mogą spowodować nieprawidłowe działanie robota i spalić dużo paliwa. Jednym z możliwych rozwiązań jest przeskakiwanie takich krajobrazów przez roboty.

Dochodzenie w sprawie Astrobatyki wykorzystuje Astrobees do zademonstrowania napędu poprzez manewr skoku lub samorzutu przy użyciu manewrów przypominających ramiona. Takie podejście mogłoby rozszerzyć możliwości pojazdów zrobotyzowanych w zakresie takich zadań, jak pomaganie załodze w czynnościach na pojeździe i poza nim, serwisowanie sprzętu, usuwanie gruzu orbitalnego, montaż na orbicie i badania. Wyniki pokazały, że manewry samowyrzutu miały większy zakres ruchu i zapewniały większe przemieszczenie od pozycji wyjściowej.

W badaniu dotyczącym chwytania za pomocą kleju inspirowanego gekonami przetestowano klej do chwytania i manipulacji przez robota za pomocą specjalnego chwytaka na Astrobee.

Gekon to rodzaj jaszczurki, która może chwycić gładką powierzchnię bez konieczności trzymania się takich elementów, jak nacięcia i uchwyty. Samoprzylepne chwytaki inspirowane tymi gadami, które okazały się już skuteczne w przestrzeni kosmicznej, mogłyby umożliwić robotom szybkie przyczepianie się do powierzchni i odłączanie się od niej, nawet na obiektach, które się poruszają lub obracają.

Naukowcy poinformowali, że kleje działały zgodnie z oczekiwaniami, i zasugerowali pewne kwestie dotyczące przyszłego zastosowania, w tym usunięcie zbędnych płytek samoprzylepnych i zapewnienie pełnego kontaktu kleju w warunkach mikrograwitacji. Ponadto w przypadku robotów używanych do czynności wykonywanych w pojazdach lub spacerów kosmicznych chwytaki gekonów muszą być w stanie absorbować energię kinetyczną i kompensować niewspółosiowość. Uchwyty potrzebują również czujników, aby określić, kiedy wszystkie płytki stykają się z powierzchnią, aby można było zastosować napięcie w odpowiednim momencie.

Do śmieci kosmicznych zaliczają się satelity, które można naprawić lub zdeorbitować. Wiele z tych obiektów rozpada się, co utrudnia spotkanie i dokowanie z nimi. W badaniu ROAM wykorzystano Astrobees do zademonstrowania techniki obserwacji potknięć celu i wykorzystania tych informacji do planowania tras zapewniających bezpieczne dotarcie do niego. Wyniki symulacji potwierdziły dokładność metody jeszcze przed eksperymentem.

Poprzednia technologia robotyczna, SPHERES, wykorzystywała sferyczne satelity wielkości kuli do kręgli do testowania lotów w formacji i algorytmów do sterowania wieloma statkami kosmicznymi, a także do prowadzenia badań z zakresu fizyki i materiałoznawstwa. W jednym z takich dochodzeń sprawdzano autonomiczne manewry spotkania i dokowania. Technologia była w stanie poradzić sobie z coraz bardziej złożonymi scenariuszami, które wymagały dodania stałych i ruchomych przeszkód.

Poprzedni robot testowany na stacji kosmicznej, Robonaut, swoją konstrukcją przypominał człowieka. Miał tułów, ramiona z ludzkimi rękami, głowę i nogi z efektorami, które pozwalały mu poruszać się wewnątrz stacji kosmicznej. Na stacji Robonaut przełączył przełączniki, zdjął osłony przeciwkurzowe i wyczyścił poręcze.

Dochodzenie ISAAC zgromadziło Robonautów i Astrobees w celu zademonstrowania technologii umożliwiającej śledzenie stanu pojazdów badawczych, transportowanie i rozładunek ładunków oraz reagowanie na problemy, takie jak wycieki i pożary.

Druga faza testów na pokładzie stacji koncentruje się na zarządzaniu wieloma robotami przenoszącymi ładunek między bezzałogową stacją kosmiczną a odwiedzającym ją pojazdem towarowym. W trzeciej i ostatniej fazie testów zespół stworzy trudniejsze scenariusze błędów dla robotów i opracuje niezawodne techniki reagowania na anomalie.

Te i inne Robotyka Badania przyczyniają się do powodzenia przyszłych misji, ponieważ roboty mogą pomagać członkom załogi w różnorodnych zadaniach, oszczędzając ich czas i zmniejszając ryzyko pracy poza statkiem kosmicznym i siedliskami. Robotyczni asystenci mają ważne zastosowania również w trudnych i niebezpiecznych środowiskach na Ziemi.

szukać Ta baza danych przeznaczona jest do eksperymentów naukowych Aby dowiedzieć się więcej na temat wymienionych powyżej.