Многофункциональная транспортно-манипуляционная робототехническая система для работы на внешней поверхности космических летательных аппаратов

• Автор: Даляев, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВКД — Внекорабельная деятельность

ГО — Герметичный отсек

ЗУ — Захватное устройство

ЗУФ — Захватное устройство фиксации

ИК — Инфракрасный

КА — Космический аппарат

КЭ -— Космический эксперимент

МКС — Международная космическая станция

НИР — Научно-исследовательская работа

ОС — Орбитальная станция

ПКИ -— Перспективная космическая инфраструктура
ПМО — Программно-методическое обеспечение
ПО — Программное обеспечение
РС МКС — Российский сегмент международной космической
станции
РТС — Робототехническая система
РТС КН — Робототехническая система космического назначения
СМС — Специализированная манипуляционная система
СРТО — Средства робототехнического обеспечения
СОТР — Система обеспечения температурного режима
СТЗ — Система технического зрения
СУ — Система управления
ТВ — Телевизионный сигнал
ТГК — Транспортный грузовой корабль
ТМС — Транспортно-манипуляционная система
ТТХ — Тактико-технические характеристики
ЭКД — Эскизная конструкторская документация

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ КОСМИЧЕСКОЙ
РОБОТОТЕХНИКИ
1.1. РТС ОРБИТАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1.1.1. Бортовые манипуляторы Canadarm и Canadarm
1.1.2. Dextre
1.1.3. Система бортовых манипуляторов «Аист»
1.1.4. Робот-манипулятор ERA (EuropeanRoboticArm)
1.1.5. Манипулятор японского экспериментального модуля «Кибо».
1.1.6. Космический манипулятор DORES
1.1.7. Робот Eurobot
1.1.8. Робот Robonaut
1.1.9. Персональный помощник астронавта PSA
1.1.10. Манипулятор DLR
1.1.11. Манипулятор DLR-HIT-Hand
1.1.12. Платформа DLR-Justin
1.1.13. Манипулятор Barrett-Hand
1.1.14. Мапниулятор Shadow-Hand
1.2. Задачи развития космических РТС
1.2.1. Кинематические схемы
1.2.2. Мобильность
1.2.3. Приводы
1.2.4. Антропоморфные механизмы
1.2.5. Программное обеспечение и система управления
1.2.6. Технологии разработки
1.3. Обоснование задачи и методы ее решения
1.4. Выводы
ГЛАВА 2.РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ТРАНСПОРТНОМАНИПУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ (ТМС)
2.1. Обоснование назначения и функциональных требований к создаваемой ТМС
2.2. Технический облик ТМС
2.2.1. Узлы и компоненты ТМС
2.2.1.1. Кинематическая схема ТМС
2.2.1.2. Типовые шарниры
2.2.1.3. Захватные устройства
2.2.1.4. Интерфейсные устройства
2.2.1.5. Управление и связь
2.2.1.6. Моделирующее программное обеспечение
2.2.1.7. Прогнозные характеристики ТМС
2.2.2. Построение системы очувствления
2.2.3. Построение системы управления (СУ)
2.3. Реконфигурация ТМС
2.3.1. РТС с одним манипулятором
2.3.2. РТС с двумя манипуляторами
2.3.3. РТС с 3-мя манипуляторами
2.3.4. РТСс4-мя манипуляторами
2.3.5. Оценка эффективности схем построения РТС
2.4. Выводы
ГЛАВА 3.КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТМС
3.1. Кинематическое и динамическое моделирование ТМС
3.1.1. Кинематическое моделирование
3.1.2. Динамические усилия на опорных такелажных элементах
3.1.1. Статические усилия при выполнении технологических операций

3.2. Расчет температурных режимов
3.3. Исследование сенсорной системы ТМС
3.3.1. Формирование состава сенсорной системы
3.3.2. Размещение элементов сенсорной системы на ТМС
3.3.3. Датчик выходного момента шарнира
3.3.4. Шестикомпонентный датчик сил и моментов

Глава 2. Разработка структуры транспортно-манипуляционной
системы (ТМС).
2.1. Обоснование назначения и функциональных требований к создаваемой ТМС
Сформулируем принципиальные требования к разрабатываемой ТМС. ТМС должна выполнять следующие задачи:
а) Инспекция, контроль состояния аппаратуры и дргих компонентов КА:
- инспекция мест загрязнения, оптических поверхностей, агрегатов стыковки, механизмов антенн, мест негерметичности и повреждений;
- корректировка ЗИ-модели МКС;
- определение координат и осей элементов МКС.
б) Установка, демонтаж и обслуживание аппаратуры и систем КА:
- перенос аппаратуры в зону работ и установка на адаптеры;
- открытие защитных элементов;
- перестановка оборудования;
- замена расходных материалов.
в) Ремонтно-восстановительные работы на внешней поверхности МКС.
г) Погрузка-разгрузка шлюзовых камер, транспортировка полезного груза по внешней поверхности КА.
д) Сборка конструкций, монтажно-демонтажные работы.
е) Помощь космонавтам при осуществлении внекорабельной деятельности:
- перенос инструментов в рабочую зону;
- работа в качестве электроинструмента;
- подсветка и ТВ-съемка.
При этом должны быть выполнены следующие требования: а) Конструктивные требования:
- габариты ТМС определяются условиями доставки в ТГК «Прогресс» и извлечения через шлюзовую камеру;