RU2620540C1 - Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью - Google Patents
Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620540C1 RU2620540C1 RU2015154192A RU2015154192A RU2620540C1 RU 2620540 C1 RU2620540 C1 RU 2620540C1 RU 2015154192 A RU2015154192 A RU 2015154192A RU 2015154192 A RU2015154192 A RU 2015154192A RU 2620540 C1 RU2620540 C1 RU 2620540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- manipulator
- magazine
- tools
- platform
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G4/00—Tools specially adapted for use in space
- B64G2004/005—Robotic manipulator systems for use in space
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области инструментов для использования в космосе и предназначено для выполнения операций орбитального обслуживания космических аппаратов. Робототехническая система содержит семистепенной манипулятор с конечным звеном в виде устройства для фиксации сменного инструмента, магазин сменных инструментов в виде платформы, вращающейся вокруг своей оси, с универсальными устройствами крепления и набор сменных инструментов. Семистепенной манипулятор снабжен датчиками вращающего момента в каждом из его шарниров. Конечное звено упомянутого манипулятора оснащено датчиком усилий и моментов и разъемом для питания электроинструмента. При этом система снабжена модулем ориентации, представляющим собой четырехстепенной манипулятор с расположенным на нем обзорным блоком, вращающийся вокруг платформы магазина сменных инструментов независимо от нее. Изобретение позволяет повысить качество и обеспечить безопасности выполнения сервисных операций, снизить временные и энергетические затраты на обслуживание космического аппарата. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области инструментов для использования в космосе и предназначено для выполнения операций орбитального обслуживания космических аппаратов, таких как инспекция, управление движением космических аппаратов, ремонтно-восстановительные и сборочные операции с применением робототехнической системы, обладающей силомоментной обратной связью.
Известна робототехническая система дозаправки спутников (патент US 2008/0237400, кл. B64G 1/22, B64D 39/06, В65 В 57/06, B64G 1/64), включающая манипулятор, набор инструментов, обладающих возможностью присоединения к выходному звену манипулятора, необходимых для получения доступа к топливному клапану обслуживаемого спутника, его открытия и закрытия, магазин сменного инструмента с устройствами крепления для хранения и возвращения инструментов и разнообразных крышек клапанов. В состав системы входят видеокамеры, направленные на манипулятор и его выходное звено; изображение, поступающее с них, передается оператору для обеспечения ему возможности направлять и контролировать процедуру дозаправки. Система также может быть настроена для управления автономно под контролем бортового компьютера. К недостаткам такой системы можно отнести ее узкую специализацию и невозможность выполнения широкого спектра операций орбитального обслуживания космических аппаратов, в том числе некооперируемых.
Наиболее близким к предложенному техническому решению, взятым за прототип, является робототехническая система сервисного космического аппарата (патент RU 157142 U1, кл. B64G 4/00), включающая базовый блок, семистепенной манипулятор, набор сменных инструментов, выполненных с возможностью присоединения к выходному звену манипулятора, и магазин сменных инструментов с универсальными устройствами крепления инструментов набора. Система может управляться удаленно оператором, например, с Земли, с материнского космического аппарата или с космической станции. Система также может быть настроена для управления автономно под контролем бортового компьютера.
Выполнение операций сервисного обслуживания спутника происходит следующим образом: осуществляют захват манипулятором необходимого инструмента из магазина сменного инструмента с помощью устройства фиксации сменного инструмента; после захвата инструмента манипулятором происходит размыкание универсального устройства крепления инструмента и сменный инструмент свободно извлекается для выполнения операции. По окончании операции инструмент возвращается в магазин сменного инструмента в любое свободное универсальное устройство крепления инструмента, которое фиксирует инструмент, в то время как размещенное на манипуляторе устройство фиксации сменного инструмента высвобождает его.
Из описания прототипа следует, что для выполнения операции орбитального обслуживания спутника достаточно робототехнической системы, включающей в себя манипулятор с семью степенями свободы, оканчивающийся устройством фиксации сменных инструментов, магазин сменных инструментов, жестко фиксированный относительно места крепления манипулятора. Однако для выполнения широкого спектра операций орбитального обслуживания космических аппаратов с повышенным качеством и уменьшенными временными затратами, в том числе с использованием электроинструмента, и безопасного функционирования робототехнической системы в недетерминированных внешних условиях необходим более совершенный манипулятор, очувствленный по усилию и обладающий разъемом для питания электроинструмента, расширенный набор сменных инструментов, включающий в себя электроинструмент, магазин сменного инструмента, обеспечивающий легкий доступ захватного устройства манипулятора из его произвольного положения к сменному инструменту. К недостаткам прототипа можно также отнести отсутствие обзорного блока, обеспечивающего оператора полной видеоинформацией о состоянии робототехнической системы при работе в режиме ручного управления.
Задачами заявляемого изобретения являются расширение спектра выполняемых сервисных операций орбитального обслуживания космических аппаратов, в том числе некооперируемых, повышение их качества, уменьшение время затрат на их выполнение и обеспечение безопасности функционирования робототехнической системы.
Указанные задачи решаются за счет того, что в составе предлагаемой робототехнической системы сервисного космического аппарата, включающей манипулятор, набор инструмента, обладающий возможностью присоединения к выходному звену манипулятора, магазин сменного инструмента, выходное звено манипулятора имеет разъем для питания сменного электроинструмента, шарниры манипулятора снабжены датчиками вращающего момента, выходное звено манипулятора - датчиком усилий и моментов, их наличие позволяет контролировать внешние усилия и моменты, воздействующие на манипулятор при выполнении технологических операций, а магазин сменного инструмента может вращаться вокруг своей оси и, таким образом, подавать инструмент к заданному месту захвата, что позволяет ускорить операцию извлечения инструмента из магазина, при этом в магазине сменного инструмента размещается набор инструмента, дополнительно содержащий электроинструмент для сверления отверстий, электроинструмент для закручивания/откручивания деталей с резьбой, электрический термометр, инструмент для перекусывания деталей, и инструмент для очистки стеклянных поверхностей. Кроме того, дополнительно введен модуль ориентации, представляющий собой четырехстепенной манипулятор с закрепленным на его оконечном звене обзорным блоком. Модуль ориентации может вращаться вокруг магазина сменного инструмента независимо от него, что обеспечивает возможность получения видеоинформации не только о манипуляторе и его выходном звене, но и о робототехнической системе в целом и об окружающем ее пространстве.
Техническим результатом являются повышение качества и обеспечение безопасности выполнения сервисных операций за счет возможности контроля внешних усилий и моментов, воздействующих на манипулятор при выполнении технологических операций, а также снижение временных и энергетических затрат на обслуживание космического аппарата за счет использования вращающегося магазина сменного инструмента и видеонаблюдения с широкой зоной обзора в ручном режиме управления.
На Фиг. 1 представлена робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью.
На Фиг. 2 представлен набор сменного инструмента.
Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью для выполнения операций орбитального обслуживания имеет в своем составе базовый блок 1, семистепенной манипулятор 2, выходное звено которого имеет разъем для питания электроинструмента 3, магазин сменного инструмента 4 с универсальными устройствами крепления инструмента, модуль ориентации 5 с обзорным блоком 6. Каждый шарнир манипулятора 2 снабжен датчиками момента, а выходное звено - датчиком усилий и моментов, их наличие позволяет контролировать внешние усилия и моменты, воздействующие на манипулятор при выполнении технологических операций. Магазин сменного инструмента представляет собой платформу, расположенную в центральной части базового блока и вращающуюся вокруг своей оси. Модуль ориентации с обзорным блоком представляет собой манипулятор с четырьмя степенями свободы, который может вращаться вокруг платформы магазина сменного инструмента независимо от нее, обеспечивая увеличение обзорной зоны видеонаблюдения. По периметру платформы магазина сменного инструмента в универсальных устройствах крепления зафиксированы инструменты из набора.
Набор включает в себя в том числе:
- электроинструмент для сверления отверстий 7;
- электроинструмент для закручивания/откручивания деталей с резьбой 8;
- электрический термометр 9;
- инструмент для перекусывания деталей 10;
- инструмент для очистки стеклянных поверхностей 11.
Выполнение операции сервисного обслуживания начинается с захвата манипулятором необходимого инструмента, который подается к заданному месту захвата поворотом магазина сменного инструмента, что ускоряет извлечение инструмента из магазина. После захвата инструмента манипулятором происходит размыкание универсального устройства крепления инструмента и сменный инструмент свободно извлекается для выполнения операции. По окончании операции инструмент возвращается в магазин сменного инструмента в любое свободное универсальное устройство крепления инструмента, которое фиксирует инструмент, в то время как размещенное на манипуляторе устройство фиксации сменного инструмента высвобождает его.
В ходе выполнения операции сервисного обслуживания система управления проводит расчет сил и моментов по всем датчикам, зная характеристики объекта управления и положение манипуляционной системы (положение всех шарниров). В случае отклонения показаний датчиков усилий и моментов от расчетных значений система управления информирует о возникновении нештатной ситуации и производит корректировку положения манипуляционной системы относительно целевого назначения по сигналам датчиков сил и моментов, если коррекция не приводит текущие показания датчиков к расчетным, то система управления останавливает выполнение технологической операции до выяснения причин сбоя.
Оператор путем вращения модуля ориентации с обзорным блоком контролирует ход выполнения технологической операции, получает видеоинформацию о пространстве, окружающем робототехническую систему, что позволяет выяснять причины возникновении нештатной ситуации при сбое в работе робототехнической системы.
Claims (1)
- Робототехническая система для орбитального обслуживания космического аппарата, содержащая семистепенной манипулятор с конечным звеном в виде устройства для фиксации сменного инструмента, магазин сменных инструментов с универсальными устройствами крепления и набор сменных инструментов, отличающаяся тем, что семистепенной манипулятор снабжен датчиками вращающего момента в каждом из его шарниров, конечное звено упомянутого манипулятора оснащено датчиком усилий и моментов и разъемом для питания электроинструмента, при этом магазин сменных инструментов представляет собой платформу, вращающуюся вокруг своей оси, а набор сменных инструментов содержит электроинструмент для сверления отверстий, электроинструмент для закручивания/откручивания деталей с резьбой, электрический термометр, инструмент для перекусывания деталей и инструмент для очистки стеклянных поверхностей, при этом система снабжена модулем ориентации, представляющим собой четырехстепенной манипулятор с расположенным на нем обзорным блоком, вращающийся вокруг платформы магазина сменных инструментов независимо от нее.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154192A RU2620540C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154192A RU2620540C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2620540C1 true RU2620540C1 (ru) | 2017-05-26 |
Family
ID=58882443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154192A RU2620540C1 (ru) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2620540C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699703C1 (ru) * | 2018-08-06 | 2019-09-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Способ управления исполнительным механизмом робота-манипулятора с силомоментной обратной связью и устройство для его осуществления |
CN113459068A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-01 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于空间站载荷在轨维修的机械臂 |
RU2765039C2 (ru) * | 2017-03-06 | 2022-01-24 | Астроскейл Израэл Лтд. | Обслуживающий спутник для обеспечения орбитальных услуг, использующий переменное управление двигателями |
RU2771501C1 (ru) * | 2021-04-30 | 2022-05-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» | Ползающий космический микроробот-инспектор |
CN114918938A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 核设施退役双臂机器人及控制系统 |
RU2790311C2 (ru) * | 2021-05-24 | 2023-02-16 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Система роботизированной сборки крупногабаритных ферм, в том числе на орбите земли или луне |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5299764A (en) * | 1991-10-23 | 1994-04-05 | Scott David R | In-space servicing of spacecraft employing artificial life robotics |
RU2005122499A (ru) * | 2002-12-18 | 2006-02-10 | Интерсекьюр Лоджик Лимитед (Cy) | Служебный летательный аппарат для проведения операций в космическом пространстве на целевом космическом летательном аппарате, система обслуживания и способ применения служебного летательного аппарата |
US20080237400A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-10-02 | Lawrence Gryniewski | Satellite refuelling system and method |
RU157142U1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Робототехническая система сервисного космического аппарата |
-
2015
- 2015-12-16 RU RU2015154192A patent/RU2620540C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5299764A (en) * | 1991-10-23 | 1994-04-05 | Scott David R | In-space servicing of spacecraft employing artificial life robotics |
RU2005122499A (ru) * | 2002-12-18 | 2006-02-10 | Интерсекьюр Лоджик Лимитед (Cy) | Служебный летательный аппарат для проведения операций в космическом пространстве на целевом космическом летательном аппарате, система обслуживания и способ применения служебного летательного аппарата |
US20080237400A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-10-02 | Lawrence Gryniewski | Satellite refuelling system and method |
RU157142U1 (ru) * | 2014-12-30 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Робототехническая система сервисного космического аппарата |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765039C2 (ru) * | 2017-03-06 | 2022-01-24 | Астроскейл Израэл Лтд. | Обслуживающий спутник для обеспечения орбитальных услуг, использующий переменное управление двигателями |
RU2699703C1 (ru) * | 2018-08-06 | 2019-09-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Способ управления исполнительным механизмом робота-манипулятора с силомоментной обратной связью и устройство для его осуществления |
RU2771501C1 (ru) * | 2021-04-30 | 2022-05-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» | Ползающий космический микроробот-инспектор |
RU2790311C2 (ru) * | 2021-05-24 | 2023-02-16 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Система роботизированной сборки крупногабаритных ферм, в том числе на орбите земли или луне |
CN113459068A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-01 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于空间站载荷在轨维修的机械臂 |
CN114918938A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 核设施退役双臂机器人及控制系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2620540C1 (ru) | Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью | |
CN106695852B (zh) | 机械夹爪机构、无人机及实现巡线机器人上下线的方法 | |
US4831531A (en) | System for the performance of activity in space | |
CN106471337B (zh) | 可替换的安装平台 | |
Rank et al. | The DEOS automation and robotics payload | |
JP5951026B2 (ja) | ロボット修理多機能ツール | |
Rognant et al. | Autonomous assembly of large structures in space: a technology review | |
US9981393B2 (en) | Remote attaching and detaching device including cell camera | |
US20070125910A1 (en) | Method and Associated Apparatus for Capturing, Servicing and De-Orbiting Earth Satellites Using Robotics | |
Sallaberger et al. | Canadian space robotic activities | |
WO2000053377A1 (fr) | Robot de service | |
CN107532770B (zh) | 驱动装置、云台、拍摄设备和飞行器以及可移动设备 | |
Reintsema et al. | DLR’s advanced telerobotic concepts and experiments for on-orbit servicing | |
JP6380903B2 (ja) | プラットフォーム、およびシステム | |
US20150166202A1 (en) | Apparatus for Processing a Structure as well as Spacecraft | |
ES2899891T3 (es) | Herramienta eléctrica inteligente convertible | |
JP5147905B2 (ja) | 特別高圧用活線作業ロボット | |
US20240039265A1 (en) | Wire tensioning system | |
US10908128B2 (en) | Apparatus for an inspection device | |
RU157142U1 (ru) | Робототехническая система сервисного космического аппарата | |
Stieber et al. | Overview of the mobile servicing system for the international space station | |
US20200216200A1 (en) | Grapple-Fixture Deployment Device | |
KR20110029316A (ko) | 로봇 시스템 | |
Didot et al. | Eurobot Underwater Model Testing the Co-operation Between Human and Robots | |
JP2000272600A (ja) | 軌道上保守対応宇宙機システム |