ابداع بازوی رباتیک سبک برای سرعت دادن به اکتشافات فضایی - مجله فوتبال دوستان

به گزارش خبرنگاران و به نقل از نیوز کانسرنز، ربات ها در حال حاضر در فضا به کار گرفته می شوند. ربات های گوناگون از فرودگرهای روی ماه گرفته تا مریخ نوردهای روی مریخ و مواردی از این دست، گزینه هایی عالی برای اکتشافات فضایی هستند. آنها می توانند محیط های ناملایم را تحمل کنند و در عین حال، وظایف خود را به طور مداوم و دقیقا به روش مورد نظر، بدون خستگی تکرار کنند. این ربات ها مانند ربات های روی زمین می توانند کارهای خطرناک یا پیش پاافتاده ، از پیاده روی فضایی گرفته تا صیقل دادن سطح فضاپیما را انجام دهند. با افزایش تعداد ماموریت های فضایی و توسعه دامنه علمی، نیاز به تجهیزات بیشتر، از جمله یک بازوی رباتیک سبک وزن احساس می شود که بتواند در محیط های ناملایم که کار کردن در آنها برای انسان سخت است، کار کند.

با وجود این، طرح های کنترلی که می توانند چنین بازوهایی را روی زمین حرکت دهند، در فضا قابل اجرا نیستند زیرا محیط فضا غیرقابل پیش بینی و تغییرپذیر است. پژوهشگران دانشکده مهندسی مکانیک موسسه فناوری هاربین (Harbin Institute of Technology) چین، برای حل کردن این مشکل، یک بازوی رباتیک با وزن 9/23 کیلوگرم ساخته اند که می تواند تقریبا یک چهارم وزن خود را تحمل کند و همچنین، موقعیت و سرعت خود را براساس محیط تنظیم کند.

ونفو زو(Wenfu Xu)، استاد موسسه فناوری هاربین و از پژوهشگران این پروژه گفت: ما برای حل کردن مسائل و محدودیت ها و همچنین افزایش اطمینان و ایمنی در عملیات فضایی، یک بازوی مکانیکی سبک وزن ابداع کردیم و روش جدیدی را برای کنترل ارائه دادیم.

این فناوری، به اعمال کنترل نیروی ثابت هنگام کار نیاز دارد. زو ادامه داد: برای کنترل نیروی ثابت یک هواپیما، جهت نیروی کنترل ثابت است اما برای یک سطح منحنی در یک محیط ناشناخته، بردار آن اغلب تغییر می کند. بنابراین، روش سنتی شکست می خورد. ما برای غلبه بر این مشکل، کنترل یکپارچه را پیشنهاد می کنیم که می تواند اصلاح فوری موقعیت مورد نظر را به گونه ای که تماس کامل و کنترل نیروی ثابت را حفظ کند، تحقق ببخشد.

این روش را با کشیدن خط روی یک تکه کاغذ مقایسه کنید. هنگامی که کاغذ روی یک میز صاف قرار گرفته است، حفظ کردن فشار یکنواخت در سراسر خط بسیار ساده تر است. کشیدن یک خط مشابه روی یک ورق کاغذ پیچیده شده به دور یک توپ، بسیار سختتر است و برای درک حرکت توپ و مقدار فشار براساس موقعیت قلم و توپ، محاسبات خاصی مورد نیاز است.

پژوهشگران برای ثابت نگه داشتن کنترل نیروی این ربات فضایی، یک روش کنترل را اعمال کردند که نیاز به اصلاح حالت پایدار را که مولفه کلیدی سیستم های کنترل در محیط های شناخته شده است، از بین می برد. اصلاح حالت پایدار در صورت قابل پیش بینی بودن محیط، مسائل را کاهش می دهد. برای نمونه، اگر ربات بداند که سطح میز، ناهموار است و فشار قوی به پاره شدن کاغذ منجر می شود، می تواند فشار قلم را برای حفظ یک خط ثابت کاهش دهد اما زمانی که سطح تغییر می کند و قابل پیش بینی نیست، حفظ کردن یک حالت ثابت، به بروز خطاهای بیشتری منجر می شود زیرا همه اصلاحات برای همه خطاها اعمال نمی شوند.

پژوهشگران، روش کنترل خود را آزمایش کردند و دریافتند که بازوی مکانیکی حتی در یک سطح ناشناخته می تواند سریع تر از یک فناوری کنترل شده سنتی تنظیم شود. در نتیجه، اثر آن برای کاربردهای عملی، به مقدار کافی ثابت است.

زو گفت: استفاده از این بازوی مکانیکی و روش کنترل یکپارچه می تواند مسائل عملی مربوط به سرویس دهی در مدار از جمله گرفتن هدف فضایی، مونتاژ در مدار، تعمیر در مدار و موضوعاتی از این دست را حل نماید.

به گفته زو، این کار می تواند مرجعی برای طراحی بازوهای مکانیکی در آینده باشد.

این پژوهش، در مجله Space: Science & Technology به چاپ رسید.