Коганицкий Григорий Аронович. Составной робот, предназначенный для работы в условиях вакуума и низкой гравитации

Составной робот, предназначенный для работы в условиях вакуума и низкой гравитации

Разработка такого составного робота ставила перед собой задачу создания концепции автономного, дистанционно управляемого комплекса для исследования Луны.

Такой комплекс, при значительно более низких начальных затратах на разработку, изготовление и транспортировку, позволил бы проводить исследования на большой площади по все более и более усложняющейся, в зависимости от местных реалий, программе, с доставкой и заменой отдельных элементов по мере их физического или морального износа.

Эскизный проект был выполнен в 2000-2002 годах по инициативе автора.

Исследовательский комплекс состоит из простых роботов, способных объединяться в единую систему. (здесь и далее такой простейший робот будет называться функциональным модулем или просто модулем)

Каждый модуль способен выполнять несколько функций, общих для всех составляющих комплекса и одну доминантную функцию, присущую только этому типу модуля.

Три модуля, в той или иной комбинации, образуют составного работа (здесь и далее такой составной робот будет называться триадой) предназначенного для выполнения одного типа задач.

Каждый модуль обладает собственными: управляющим, энергетическим и стабилизирующим в пространстве узлами. Во время выполнения задания, ресурсы модулей входящих в состав триады могут объединяться по схеме, оптимальной для выполнения конкретного этапа.

Представляется оптимальным, комплекс в составе трех триад. При исследовании сложно пересеченной или расположенной в радио тени, по отношении к Земле, местности возможно использование нескольких простейших ретрансляторов на круговой лунной орбите.

Для обеспечения выполнения новых заданий или для поддержания работоспособности комплекса при частичном нарушении рабочих функций внутри триады, модули в триадах взаимозаменяемые.

Посадка рабочей площадки, на которой расположена одна триада, осуществляется полуактивным способом.

Тормозной двигатель площадки, которая стабилизируется в пространстве за счет гироскопов модулей, частично гасит посадочную скорость на среднем этапе спуска, а оставшуюся энергию удара поглощает надувшийся, после "срабатывания" тормозного двигателя, многокамерный посадочный кокон, заполняемый полимерной пеной низкого давления.

До выхода на лунную орбиту, кокон находится в солнцезащитном чехле.
Материал кокона подбирается так, что бы после посадки он быстро разрушается под действием солнечной радиации.

Конструктивные особенности модулей.

Все модули в триаде, кроме оборудования, отвечающего за выполнение доминантной функции, максимально унифицированы.

В пределах выполнения доминантных функций, отдельные модули внутри триады отличаются друг от друга типом исполнительного или аналитического оборудования.

Доминантные функции модулей внутри отдельных триад повторяют друг друга только частично.

Все вращающиеся или скользящие друг по другу поверхности модулей выполняются с использованием магнитной подвески и не имеют трущихся поверхностей и механического контакта.

Все силовые элементы и сочленения выполнены с использованием металла с памятью формы и обеспечены терма стабилизацией.

Каждый модуль имеет гиро стабилизатор-накопитель, который выполняет функции: аварийного энергонакопителя; стабилизатора вертикального положения и элемента управления, обеспечивающего поворот вокруг вертикальной оси.

Все наиболее важные функции, обеспечивающие общую работоспособность комплекса, дублируются внутри триады.

Модули, при выполнении работ, требующих повышенной устойчивости в пространстве и высокого энергопотребления одного из модулей, могут объединяться в единую механическую и электрическую систему с помощью магнитных захватов, расположенных на "крыльях" солнечных батарей.

В особых случаях, когда при длительном перерыве в энергоснабжении (наступлении лунной ночи) гиростабилизация становится недостаточной, вся триада, посредством магнитных захватов, может объединяться в единую механическую систему.

Предполагаемая масса одного модуля, в зависимости от доминантной функции - от 6 до 8 кг.

Ориентировочная скорость движения модуля на рельефе местности средней и малой сложности от 3 до 5 км/ч.

Для отдельной, триады время непрерывной работы с сохранением общей работоспособности (сохранение способности к выполнению не менее 70% от заложенных при проектировании функций ) предполагается не менее 6 -- 8 месяцев.

Это время увеличивается при использовании нескольких триад и обмене ими отдельными модулями.

Проект, в котором заложено использование рабочего комплекса в составе трех триад и орбитальных ретрансляторов, в течение шести месяцев способен выполнить общее геологическое обследование местности на площади до 10 000 кв. м.

Особенности выполнения триадой рабочего задания.

Как уже было сказано выше, каждый модуль имеет одну уникальную, доминантную функцию и дублирует основные рабочие функции других модулей.

В зависимости от того какая доминантная функция требуется в данный момент для выполнения задания, комплекс перераспределяет ресурсы базовых функций внутри триады и изменяет взаимные позиции рабочих модулей.

Одной из важных особенностей работы комплекса является то, что если одна из базовых функций, одного из модулей не соответствует паспортным параметрам, триады сохраняет общую работоспособность, хотя возможно снижения скорости выполнения задания и переход на выполнение более ограниченного круга задач.

Функции (не доминантные), которые могут быть выполнены каждым модулем это -- получение энергии посредством солнечных батарей; передача энергии другому модулю; пространственная стабилизация; движение в выбранном направлении; работа видио камер и обмен информацией с командным центром.

Триады способны обмениваться модулями и формировать новые триады для выполнения специальных заданий.

Пример выполнения рабочих функций триадой.

Как пример, взята триада, состоящая из:
Модуль U1 - доминантной функцией является бурение
Модуль U2 -- доминантной функцией является работа манипулятора
Модуль U3 -- доминантной функцией является экспресс анализ

Задача 1

Модуль U1 -- доминант (выполняется бурение)
Модуль U2 обеспечивает энергетическую поддержку операции, выполняемой модулем U1, и служит для него дополнительной механической опорой.
Модуль U3 обеспечивает им обмен информацией мощным радиосигналом с командным центром

Задача 2

Перед выполнением задачи, в случае необходимости, происходит смена взаимных позиций и приоритетов.

Модуль U2 -- доминант (выполняются работы манипулятором)
Модуль U1 выполняет энергетическую поддержку U2 и служит для него дополнительной механической опорой
Модуль U3 обеспечивает им обмен информацией мощным радиосигналом с командным центром

Задача 3

Перед выполнением задачи, в случае необходимости, происходит смена взаимных позиций и приоритетов.

Модуль U3 -- доминант (выполнение экспресс анализа)
Модуль U2 выполняет энергетическую поддержку U3 и служит для него дополнительной механической опорой
Модуль U1 обеспечивает им обмен информацией мощным радиосигналом с командным центром

Комментарии: 2, последний от 28/02/2012. © Copyright Коганицкий Григорий Аронович (gert99@mail.ru) Размещен: 12/10/2011, изменен: 12/10/2011. 9k. Статистика. Статья: Изобретательство Иллюстрации/приложения: 6 шт.		Ваша оценка:

Коганицкий Григорий Аронович : другие произведения.

Составной робот, предназначенный для работы в условиях вакуума и низкой гравитации