![]() |
С точки зрения пилотаПилотский пульт имитатора МОА выполнен в соответствии с новыми конструктивными принципами, разработанными корпорацией "Эссекс", что облегчает "пилотирование". На таком пульте имеются два ручных органа управления, между которыми расположена клавиатура. На лицевой стороне смонтированы два телевизионных экрана: слева - информационный, справа - для воспроизведения изображений, получаемых камерой МОА; кроме того, в передней части комнаты расположен крупноформатный проекционный видеомонитор. Оригинальная особенность конструкции - пологая форма пульта, что позволяет оператору сидеть в менее напряженной позе при управлении МОА. В ближайшее время предполагается провести испытания системы стереоскопического зрения: оператор будет надевать специальный шлемофон с надглазниками, которые, выделяя или затемняя определенные участки изображения, наблюдаемые левым или правым глазом, обеспечивают объемное восприятие объектов. Специалисты намерены опробовать еще один метод, который, возможно, упростит процедуры управления КА. Он состоит в том, что компьютер формирует мультипликации, позволяющие как бы взглянуть на МОА и целевой объект с некоторого расстояния; это даст пилоту возможность правильнее судить об их взаимном положении. Разрабатывается также имитатор движения цели с шестью степенями свободы; в нем предусмотрены макеты КА, перемещения которых будут соответствовать предполагаемым движениям реальных космических аппаратов. ![]() Брюс Маккендлесс проводит эксперименты во время полета 'Шаттла' 41В, закрепившись на манипуляторе ДУМС с помощью 'стремени' Конечную цель специалисты лаборатории видят в реализации процесса, в котором вначале имитируется сближение аппарата на плоской платформе с другим КА, затем управление передается Комплексной орбитальной обслуживающей системе (КООС), с которой ведется обмен видеоинформацией, далее производится замена необходимых модулей обслуживаемого КА, после чего управление снова переходит к КА на плоской платформе, и, наконец, аппараты отводятся друг от друга. Оператор здесь не должен ощущать разницы с реальным процессом, за исключением некоторых малосущественных отличий между различными макетами КА. С точки зрения оператора, все происходит как "на самом деле": стыковка с целевым объектом, его ремонт и последующая расстыковка. Комплексная орбитальная обслуживающая система по своему составу в целом соответствует комплекту для обслуживания спутников на орбите, который предполагается монтировать на лицевой стороне МОА. Систему КООС применяла фирма "Мартин Мариетта" в ходе упомянутого выше исследования, направленного на разработку концепции спутника с дистанционным управлением для обслуживания объектов на орбите (ДУСОО). КООС представляет собой крестообразную конструкцию с размещенными на ней монтажными стойками для блоков электронной аппаратуры. В центре несущей конструкции закреплен манипулятор, который может извлекать нужные электронные блоки и устанавливать их в расположенный выше макет спутника. Телекамера смонтирована на рабочем органе манипулятора, представляющем собой простейшее захватное приспособление с мощной отверткой, которой отсоединяются блоки. ![]() Спутник для измерения радиационного фона Земли развернут с помощью системы ДУМС в рамках программы вывода спутников во время полета 'Шаттла' 41G в октябре 1984 г. Одна из проблем эксплуатации подобных систем в космосе связана с гравитацией, поскольку манипулятор, запрограммированный на Земле, в условиях невесомости окажется несколько выше цели. Отсутствие силы тяготения в космосе необходимо как-то компенсировать. "Поскольку мы должны точно задавать положение манипулятора, находясь под действием гравитации, влияние ее обязательно следует учитывать; именно поэтому человеку необходимо быть на орбитальном модуле, с тем чтобы скорректировать действия манипулятора, а затем снова передать управление роботу",- поясняет Том Брайан, один из инженеров-робототехников Центра им. Маршалла. ![]() Джозеф Аллен, пристегнутый к манипулятору ДУМС, держит спутник 'Уэстар VI' (полет 'Шаттла' 51А в ноябре 1984 г.). Целью этой операции является возврат спутника на Землю При эксплуатации космических роботов возникает еще одна проблема, связанная с тем, что в отличие от своих промышленных "собратьев" они должны выполнять не многократно повторяющиеся однотипные операции, а множество процедур, каждая из которых объединяет целый класс задач. Кроме того, на промышленном предприятии роботы систематически подвергаются техническому осмотру, и в космосе эта процедура также необходима. Манипулятор ДУМС на борту "Шаттла" способен захватывать и выводить на орбиту спутники. Однако это единственное, что он умеет делать. Принципы построения роботов, которые могут выполнять более широкий круг задач, например открывать двери, отсоединять миниатюрные проводники и т. д., исследуются в настоящее время в ходе испытаний манипулятора для экспериментальных полетов (МЭП), разработанного фирмой "Мартин Мариетта" по заказу Центра им. Маршалла. Этот манипулятор с семью степенями свободы снабжен рабочим органом, напоминающим челюсти с входящими друг между другом зубами; он способен поднимать объект массой до 4,5 кг примерно так же, как человеческая рука. ![]() Груз для летных испытаний удерживается манипулятором ДУМС над грузовым отсеком 'Чэлленджера'; эта операция проводилась во время полета 'Шаттла' STS-8 в сентябре 1983 г. Чтобы создать для МЭП рабочую зону, аналогичную той, в которой ему, возможно, придется действовать на орбите, были построены два экспериментальных стенда. Сюда входят герметичный жидкостный соединитель (микропровод для передачи жидкости, например хладагента) фирмы "Фэрчайлд", панель с макетными модулями, прикрытыми дверцами, которые должен открывать и закрывать манипулятор, а также со стандартными электрическими разъемами, клапанами, крепежными элементами и т. д. Работа с такими компонентами не представляет сложности для человека, однако оказалось, что копировать искусные движения человеческой руки, получающей к тому же сигналы обратной связи от своих рабочих органов (пальцев), для манипулятора гораздо труднее, чем монтировать какой-либо кронштейн. "Одно из действительно оригинальных средств, которые мы применили в МЭП,- это управляющая рукоятка с шестью степенями свободы",- отмечает Фред Роу. Она имеет форму шара с ребром наверху и весьма удобна в обращении, поскольку рука оператора легко охватывает ее. Предусмотрена также седьмая степень свободы - дополнительный поворотный шарнир рядом с плечевым суставом, служащий для поворота манипулятора в шаговом режиме и требующий непосредственного управления (его движения не контролируются компьютером). Такой орган управления можно поворачивать или перемещать поступательно в любом направлении, и в ответ на это рабочий орган МЭП будет двигаться, как вам необходимо. ![]() Кит Кларк демонстрирует созданную им оригинальную конструкцию рабочего органа, который, надуваясь воздухом, плотно охватывает конструкцию из трубчатых ферм По словам Роу, в процессе испытаний этого манипулятора специалисты НАСА хотят добиться того, чтобы подобные технические средства могли выполнять те же операции, что и человеческая рука, а оператор получал бы визуальные и звуковые сообщения о том, какие виды усилий он прикладывает к рабочему органу. "Желательно, чтобы свои действия оператор рассматривал как движения самого манипулятора, а не сосредоточивал внимание на ручном органе управления... Люди, работающие в атомной промышленности, считают механические манипуляторы продолжением собственных рук. Именно это крайне необходимо в космосе",- говорит Роу. В лаборатории Центра им. Маршалла планируются также исследования с целью выбора оптимальной конструкции рабочего органа. "Мы не можем позволить себе роскошь отправлять в космос два десятка разных рабочих органов,- сказал Брайан. - Но вместе с тем космический аппарат должен быть оснащен всем необходимым, и поэтому рабочие органы используемых там манипуляторов должны быть гораздо более универсальными". Специалистам предстоит еще исследовать немало магистральных направлений, связанных с разработкой космических роботов и дистанционно управляемых аппаратов. Ученые из Массачусетского технологического института в ходе двухлетнего исследования, получившего название АРАМИС (Space Applications of Automation, Robotics and Machine Intelligence Systems,- космические применения средств автоматизации, робототехники и систем машинного интеллекта), пришли к заключению, что на основе имеющихся технических средств можно разработать дистанционно пилотируемый обслуживающий модуль, способный непосредственно на орбите выполнять все операции технического обслуживания важнейших астрономических спутников (запуск которых планируется в настоящее время), а также развертывать КА, снимать их с орбиты и повторно запускать. ![]() В разработанной американской фирмой 'Боинг' модели будущей пилотируемой космической станции предусматривается использование МОА (маневрирующего орбитального аппарата; на фотографии удерживается манипулятором ДУМС), предназначенного для сближения со спутниками и снятия их с орбиты Первоначальный вариант такого обслуживающего модуля (он рассматривается ниже), возможно, появится к тому моменту, когда вступит в строй проектируемая НАСА космическая станция, если, конечно, его разработка начнется в ближайшее время. "Возможность успешного выполнения хотя бы одной заранее не запланированной операции в процессе развертывания космической станции могла бы с лихвой оправдать затраты на осуществление всей программы разработки устройств дистанционного присутствия", отмечается в программе АРАМИС. Специалисты, работающие над программой АРАМИС, вкладывают в понятие "дистанционное присутствие" следующий смысл: манипулятор, находящийся на месте выполнения работ, обладает той же гибкостью и универсальностью, как и руки человека, а операторы в центре управления получают достаточную информацию по обратной связи, позволяющую им понять, что же в действительности происходит на космическом рабочем месте. "Цель дистанционного присутствия - выполнение с космическими объектами таких операций, которые требуют интеллекта и мастерства человека, а также контроля с его стороны в тех случаях, когда операции в открытом космосе невозможны или нежелательны либо когда невозможно достичь поставленных целей одними лишь этими операциями". ![]() Пульт управления МОА, расположенный на имитаторе в Центре космических полетов им. Маршалла. Проводя стыковку МОА с целевым космическим аппаратом, оператор работает в режиме 'дистанционного присутствия' Первые сеансы обслуживания, по-видимому, будут включать примерно такие же операции замены модулей, какие выполняли Нельсон и ван Хофтен с системой ориентации спутника "Солар макс"; аналогичные операции демонстрировались в ходе испытаний имитатора обслуживающего модуля в Центре им. Маршалла. При разработке программ обслуживания спутников пока еще не решена проблема приоритета задач, и специалистам НАСА придется взяться за нее, как они, например, поступили при подготовке операций со спутником "Солар макс". "По существу, проблема заключается в том, что практически любую операцию по обслуживанию можно выполнить и низкоэффективными или устаревающими техническими средствами, если КА рассчитан на обслуживание именно такими средствами,- указывается в отчете по программе АРАМИС. - Поэтому в настоящее время программы обслуживания сводятся либо к примитивной замене модулей, либо к операциям в открытом космосе... Вообще говоря, чем большим совершенством отличается обслуживающий аппарат, тем в меньшей степени конструкция целевого космического объекта зависит от характера обслуживания". |
![]()
|
|||
![]() |
|||||
© ROBOTICSLIB.RU, 2001-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник: http://roboticslib.ru/ 'Робототехника' |