Кыймылдуу алаканы бар үч манжалуу космостук роботтук кол кызматташпаган космостук буталарды ар түрдүү өлчөм жана формада кармоо үчүн манжаларын гана эмес, манжалар бекитилген алакан геометриясын да активдүү өзгөртө алган кармоо механизми болуп саналат. Система ачылып-жабыла алган жана метаморфтук кыймыл жасаган алаканды кайчы механизмине негизделген модулдук ачылуучу манжалар менен бириктирет. Кинематикалык эсептөөлөрдө алакан өлчөмү 147,4–268,9 mm, манжа фалангасы 69,3–145,1 mm аралыгында өзгөрөт; алакан −45° менен +45° арасында метаморфтук бурч түзө алат. Сүрүлүү коэффициенти \(\mu=0.4\) деп алынганда Байес оптималдаштыруусу жана күч-жабылыш анализи 24–294 mm радиустагы сфералык буталар үчүн туруктуу кармоо конфигурацияларын эсептеген. Физикалык прототип цилиндр, куб жана ар түрдүү өлчөмдөгү сфераларды Жер шартында кармаган. Бирок бул иш реалдуу микрогравитацияда, эркин кыймылдаган космостук бутада же вакуум жана температура циклдери бар космостук чөйрөдө текшерилген миссиялык далилдөө эмес.

Иштин башаты — космостук калдыктар жана иштен чыккан аппараттар формасы жана өлчөмү боюнча өтө айырмалуу болушу. Тор, гарпун, байланган кармоочу тырмак жана салттуу робот кармагычтардын артыкчылыктары бар, бирок бир гана механикалык геометрия кеңири бута үй-бүлөсүнө ылайыкташууда кыйынчылык жаратат. Бул изилдөөдө алакан пассивдүү алып жүрүүчү эмес, экинчи адаптация катмары катары колдонулган.

Космосто кармоо эмне үчүн жөнөкөй робот кармагычтан айырмаланат?

Орбитадагы иштен чыккан аппараттарда даяр кармоо чекиттери болбошу мүмкүн. Бута геометриясы, беттик түзүлүшү жана кыймыл абалы өзгөрөт. Микрогравитацияда бута столдо туруктуу турбайт; роботтук колдун тийиши эле анын импульсун жана бурчтук кыймылын өзгөртө алат.

Эмне үчүн үч манжа тандалды?

Үч манжа көбүрөөк контакт чекитин берип, бутаны курчоону жеңилдетет жана күч/форма жабылышы үчүн ыңгайлуу геометрия түзөт. Төрттөн көп манжа актуатор, муун, башкаруу каналы жана механикалык татаалдыкты тез көбөйтөт.

Кыймылдуу Алакан Эмне жана Бул Дизайнда Эмне Берет?

Кыймылдуу алакан кадимки туруктуу манжа көтөргүчтөн айырмаланып, өз байланыштары, муундары жана актуаторлору бар, манжа негиздеринин ордун активдүү өзгөрткөн механикалык түзүм. Бул дизайнда алакан радиалдык ачылуу-жабылуу жана метаморфтук айлануу функцияларын аткарат.

Ачылуучу алакан механизми

Ачылуучу алакан эки айланма муундуу R-R кинематикалык чынжырларга негизделет. Метаморфтук байланыштар ачылуу маалында керексиз эркиндиктерди чектеп, толук ачылуудан кийин экинчи кыймыл режимин түзөт.

Кинематика, күч-жабылыш жана оптималдаштыруу

Булак иште бурама теориясы, Poincaré–Euler/экспоненциалдык координаттар, виртуалдык иш принциби, сүрүлүү конустары, алты өлчөмдүү wrench мейкиндиги жана Байес оптималдаштыруусу бирге колдонулган. Негизги белгилер жана чектер өзгөртүлбөй сакталат: \(L_{min}=147.4\text{ mm}\), \(L_{max}=268.9\text{ mm}\), \(h_{min}=69.3\text{ mm}\), \(h_{max}=145.1\text{ mm}\), \(\sigma_Ppprox1.82\), \(\sigma_Fpprox2.09\), \(R_e=30\text{ mm}\) жана \(\mu=0.4\).

Изилдөөнүн ыкмасы жана табылгалары

Сунушталган дизайндагы негизги айырма — алакан DOF мааниси 2. Li [21], Gao [22], Zhao [23] жана Yang [24] менен салыштырганда мурдагы үлгүлөрдө алакан DOF 0 катары берилет. Манжа DOF бардык дизайндарда 2, ал эми метаморфтук бурч сунушталган механизмде гана −45° менен +45° аралыгында.

Жумуш мейкиндигинин анализинде алакандын ачылышы, манжалардын ачылышы жана алакандын метаморфозу жеткиликтүү үч өлчөмдүү аймакты ар башка багыттарда кеңейтет. Ошондуктан бул үч өзгөчөлүк бири-бирин кайталаган эмес, толуктаган механизмдер.

Роботтук кол кандай өлчөмдөгү сфералык буталарды туруктуу кармай алат?

Күч-жабылыш модели жана Байес оптималдаштыруусуна ылайык, \(\mu=0.4\) шартында ылайыктуу конфигурация табылган сфера радиусу 24–294 mm. Бул сандык/аналитикалык моделдин жыйынтыгы; микрогравитацияда сертификатталган операциялык диапазон эмес.

Прототип жана сыноолор

Прототип алакандын ачылуу-жабылуусун, манжалардын ачылуу-жабылуусун жана ±45° метаморфтук кыймылды физикалык түрдө аткарган. Цилиндр, куб, 200 mm, 100 mm жана 50 mm радиустагы сфералар Жер лабораториясында кармалган.

Иш колдогон жыйынтыктар

• Кыймылдуу алакан прототипте ачылып, жабылып жана ±45° метаморфтук кыймыл жасаган.
• Ачылуучу манжалар долбоорлонгон кыймылды аткарган.
• Сандык моделде 24–294 mm радиустагы сфералар үчүн күч-жабык конфигурациялар табылган.
• Жер прототиби ар түрдүү геометриядагы объекттерди кармаган.

Иш колдобогон жыйынтыктар

• Механизмдин орбитада чыныгы космостук калдыктарды кармаганы көрсөтүлгөн эмес.
• 24–294 mm диапазону микрогравитацияда текшерилген миссиялык ийгилик эмес.
• Вакуум, радиация, температура циклдери, сокку жана импульс өзгөрүүсү өзүнчө далилденген эмес.

Булак жана ыкма эскертүүсү

Түпнуска аталыш: Design and Analysis of a Grasping Mechanism with an Actuated Palm for On-Orbit Servicing

DOI: 10.3390/aerospace13050449. Булак түрү: рецензияланган изилдөө макаласы. Лицензия: Creative Commons Attribution, CC BY.