Harakatlanuvchi palmali uch barmoqli kosmik robotik qo‘l turli o‘lcham va shakldagi hamkorlik qilmaydigan kosmik nishonlarni ushlash uchun nafaqat barmoqlarini, balki barmoqlar birikkan palma geometriyasini ham faol o‘zgartira oladigan ushlash mexanizmidir. Tizim ochilib-yopiladigan va metamorfik harakat qila oladigan palmalarni qaychi mexanizmiga asoslangan modulli ochiluvchi barmoqlar bilan birlashtiradi. Kinematik hisoblarda palma o‘lchami 147,4–268,9 mm, barmoq falangasi 69,3–145,1 mm oralig‘ida o‘zgaradi; palma −45° dan +45° gacha metamorfik burchak hosil qila oladi. Ishqalanish koeffitsienti \(\mu=0.4\) qabul qilinganda Bayes optimallashtirish va kuch-yopilishi tahlilida 24–294 mm radiusli sferik nishonlar uchun barqaror ushlash konfiguratsiyalari hisoblangan. Fizik prototip silindr, kub va turli kattalikdagi sferalarni Yer sharoitida ushlagan. Biroq bu ish haqiqiy mikrogravitatsiyada, erkin harakatlanuvchi kosmik nishonda yoki vakuum va harorat sikllari bo‘lgan kosmik muhitda bajarilgan missiya tasdig‘i emas.

Tadqiqotning boshlang‘ich nuqtasi kosmik chiqindi va ishlamay qolgan kosmik apparatlarning shakl hamda o‘lcham jihatidan juda farqli bo‘lishidir. To‘r, garpun, bog‘langan tutqich panjasi va an’anaviy robotik tutqichlarning afzalliklari mavjud, ammo bitta mexanik geometriya keng nishon oilasiga moslashishda qiynalishi mumkin. Ushbu ishda palma passiv tashuvchi emas, ikkinchi moslashuv qatlami sifatida ishlatilgan.

Kosmosda ushlash nega oddiy robot tutqichidan farq qiladi?

Orbitadagi ishlamay qolgan kosmik apparatlarda oldindan tayyorlangan ushlash nuqtalari bo‘lmasligi mumkin. Nishonning geometriyasi, sirt tuzilishi va harakat holati o‘zgaradi. Mikrogravitatsiyada nishon stol ustida turgan jism emas; robot qo‘lning tegishi ham uning impulsini va burchak harakatini o‘zgartirishi mumkin.

Nega uch barmoq tanlandi?

Uch barmoq ko‘proq kontakt nuqtasini beradi, nishonni o‘rab olishni osonlashtiradi va kuch/shakl yopilishi uchun qulay geometriya yaratadi. To‘rtdan ko‘p barmoq qo‘shish esa aktuator, bo‘g‘in, boshqaruv kanali va mexanik murakkablikni tez oshiradi.

Harakatlanuvchi Palma Nima va Bu Dizaynda Nima Beradi?

Harakatlanuvchi palma odatiy robot qo‘llardagi sobit barmoq tashuvchisidan farqli ravishda o‘z bog‘lamlari, bo‘g‘inlari va aktuatorlariga ega bo‘lgan, barmoq asoslari holatini faol o‘zgartiradigan mexanik tuzilmadir. Bu dizaynda palma radial ochilish-yig‘ilish va metamorfik aylanish vazifalarini bajaradi.

Ochiluvchi palma mexanizmi

Ochiluvchi palma ikki aylanish bo‘g‘inli R-R kinematik zanjirlarga asoslanadi. Metamorfik bog‘lamlar ochilish vaqtida keraksiz erkinlik darajalarini cheklaydi va to‘liq ochilgandan so‘ng ikkinchi harakat rejimini hosil qiladi.

Kinematika, kuch-yopilishi va optimallashtirish

Manba ishida vint nazariyasi, Poincaré–Euler/eksponensial koordinatalar, virtual ish prinsipi, ishqalanish konuslari, olti o‘lchamli wrench fazosi va Bayes optimallashtirish birgalikda qo‘llangan. Asosiy belgilar va chegaralar o‘zgartirilmay saqlanadi: \(L_{min}=147.4\text{ mm}\), \(L_{max}=268.9\text{ mm}\), \(h_{min}=69.3\text{ mm}\), \(h_{max}=145.1\text{ mm}\), \(\sigma_Ppprox1.82\), \(\sigma_Fpprox2.09\), \(R_e=30\text{ mm}\) va \(\mu=0.4\).

Tadqiqot usuli va natijalari

Taklif etilgan dizaynning asosiy farqi — palma DOF qiymati 2 bo‘lishidir; Li [21], Gao [22], Zhao [23] va Yang [24] bilan taqqoslaganda avvalgi namunalar palma DOF 0 sifatida beriladi. Barmoq DOF barcha dizaynlarda 2, metamorfik burchak esa faqat taklif etilgan dizaynda −45° dan +45° gacha.

Ish fazosi tahlilida palma ochilishi, barmoqlar ochilishi va palma metamorfozi erishiladigan uch o‘lchamli hududning turli yo‘nalishlarini kengaytiradi. Shu sababli bu uch mexanik xususiyat bir-birining takrori emas, balki bir-birini to‘ldiruvchi elementlardir.

Robotik qo‘l qaysi o‘lchamdagi sferik nishonlarni barqaror ushlay oladi?

Kuch-yopilishi modeli va Bayes optimallashtirishiga ko‘ra, \(\mu=0.4\) sharoitida mos konfiguratsiya topilgan sfera radiusi 24–294 mm. Bu sonli/analitik model natijasidir; mikrogravitatsiyada sertifikatlangan operatsion diapazon emas.

Prototip va sinovlar

Prototip palma ochilishi-yig‘ilishi, barmoq ochilishi-yig‘ilishi va ±45° metamorfik harakatni jismonan bajargan. Silindr, kub, 200 mm, 100 mm va 50 mm radiusli sferalar Yer laboratoriya sharoitida ushlangan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

• Harakatlanuvchi palma prototipda ochilish, yig‘ilish va ±45° metamorfik harakatni bajargan.
• Ochiluvchi barmoqlar nazarda tutilgan ochilish/yig‘ilish harakatini bajargan.
• Sonli modelda 24–294 mm radiusli sferalar uchun kuch-yopiq konfiguratsiyalar topilgan.
• Yer prototipi turli geometriyadagi obyektlarni ushlagan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan xulosalar

• Mexanizm orbitada haqiqiy kosmik chiqindini muvaffaqiyatli ushlagani ko‘rsatilmagan.
• 24–294 mm diapazon mikrogravitatsiyada sinovdan o‘tgan missiya muvaffaqiyati emas.
• Vakuum, radiatsiya, katta harorat sikllari, zarba va impuls almashinuvi alohida tasdiqlanmagan.

Manba va usul eslatmasi

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

DOI: 10.3390/aerospace13050449. Manba turi: hakamli tadqiqot maqolasi. Litsenziya: Creative Commons Attribution, CC BY.