×
25.08.2017
217.015.cc28

Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области инструментов для использования в космосе и предназначено для выполнения операций орбитального обслуживания космических аппаратов. Робототехническая система содержит семистепенной манипулятор с конечным звеном в виде устройства для фиксации сменного инструмента, магазин сменных инструментов в виде платформы, вращающейся вокруг своей оси, с универсальными устройствами крепления и набор сменных инструментов. Семистепенной манипулятор снабжен датчиками вращающего момента в каждом из его шарниров. Конечное звено упомянутого манипулятора оснащено датчиком усилий и моментов и разъемом для питания электроинструмента. При этом система снабжена модулем ориентации, представляющим собой четырехстепенной манипулятор с расположенным на нем обзорным блоком, вращающийся вокруг платформы магазина сменных инструментов независимо от нее. Изобретение позволяет повысить качество и обеспечить безопасности выполнения сервисных операций, снизить временные и энергетические затраты на обслуживание космического аппарата. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области инструментов для использования в космосе и предназначено для выполнения операций орбитального обслуживания космических аппаратов, таких как инспекция, управление движением космических аппаратов, ремонтно-восстановительные и сборочные операции с применением робототехнической системы, обладающей силомоментной обратной связью.

Известна робототехническая система дозаправки спутников (патент US 2008/0237400, кл. B64G 1/22, B64D 39/06, В65 В 57/06, B64G 1/64), включающая манипулятор, набор инструментов, обладающих возможностью присоединения к выходному звену манипулятора, необходимых для получения доступа к топливному клапану обслуживаемого спутника, его открытия и закрытия, магазин сменного инструмента с устройствами крепления для хранения и возвращения инструментов и разнообразных крышек клапанов. В состав системы входят видеокамеры, направленные на манипулятор и его выходное звено; изображение, поступающее с них, передается оператору для обеспечения ему возможности направлять и контролировать процедуру дозаправки. Система также может быть настроена для управления автономно под контролем бортового компьютера. К недостаткам такой системы можно отнести ее узкую специализацию и невозможность выполнения широкого спектра операций орбитального обслуживания космических аппаратов, в том числе некооперируемых.

Наиболее близким к предложенному техническому решению, взятым за прототип, является робототехническая система сервисного космического аппарата (патент RU 157142 U1, кл. B64G 4/00), включающая базовый блок, семистепенной манипулятор, набор сменных инструментов, выполненных с возможностью присоединения к выходному звену манипулятора, и магазин сменных инструментов с универсальными устройствами крепления инструментов набора. Система может управляться удаленно оператором, например, с Земли, с материнского космического аппарата или с космической станции. Система также может быть настроена для управления автономно под контролем бортового компьютера.

Выполнение операций сервисного обслуживания спутника происходит следующим образом: осуществляют захват манипулятором необходимого инструмента из магазина сменного инструмента с помощью устройства фиксации сменного инструмента; после захвата инструмента манипулятором происходит размыкание универсального устройства крепления инструмента и сменный инструмент свободно извлекается для выполнения операции. По окончании операции инструмент возвращается в магазин сменного инструмента в любое свободное универсальное устройство крепления инструмента, которое фиксирует инструмент, в то время как размещенное на манипуляторе устройство фиксации сменного инструмента высвобождает его.

Из описания прототипа следует, что для выполнения операции орбитального обслуживания спутника достаточно робототехнической системы, включающей в себя манипулятор с семью степенями свободы, оканчивающийся устройством фиксации сменных инструментов, магазин сменных инструментов, жестко фиксированный относительно места крепления манипулятора. Однако для выполнения широкого спектра операций орбитального обслуживания космических аппаратов с повышенным качеством и уменьшенными временными затратами, в том числе с использованием электроинструмента, и безопасного функционирования робототехнической системы в недетерминированных внешних условиях необходим более совершенный манипулятор, очувствленный по усилию и обладающий разъемом для питания электроинструмента, расширенный набор сменных инструментов, включающий в себя электроинструмент, магазин сменного инструмента, обеспечивающий легкий доступ захватного устройства манипулятора из его произвольного положения к сменному инструменту. К недостаткам прототипа можно также отнести отсутствие обзорного блока, обеспечивающего оператора полной видеоинформацией о состоянии робототехнической системы при работе в режиме ручного управления.

Задачами заявляемого изобретения являются расширение спектра выполняемых сервисных операций орбитального обслуживания космических аппаратов, в том числе некооперируемых, повышение их качества, уменьшение время затрат на их выполнение и обеспечение безопасности функционирования робототехнической системы.

Указанные задачи решаются за счет того, что в составе предлагаемой робототехнической системы сервисного космического аппарата, включающей манипулятор, набор инструмента, обладающий возможностью присоединения к выходному звену манипулятора, магазин сменного инструмента, выходное звено манипулятора имеет разъем для питания сменного электроинструмента, шарниры манипулятора снабжены датчиками вращающего момента, выходное звено манипулятора - датчиком усилий и моментов, их наличие позволяет контролировать внешние усилия и моменты, воздействующие на манипулятор при выполнении технологических операций, а магазин сменного инструмента может вращаться вокруг своей оси и, таким образом, подавать инструмент к заданному месту захвата, что позволяет ускорить операцию извлечения инструмента из магазина, при этом в магазине сменного инструмента размещается набор инструмента, дополнительно содержащий электроинструмент для сверления отверстий, электроинструмент для закручивания/откручивания деталей с резьбой, электрический термометр, инструмент для перекусывания деталей, и инструмент для очистки стеклянных поверхностей. Кроме того, дополнительно введен модуль ориентации, представляющий собой четырехстепенной манипулятор с закрепленным на его оконечном звене обзорным блоком. Модуль ориентации может вращаться вокруг магазина сменного инструмента независимо от него, что обеспечивает возможность получения видеоинформации не только о манипуляторе и его выходном звене, но и о робототехнической системе в целом и об окружающем ее пространстве.

Техническим результатом являются повышение качества и обеспечение безопасности выполнения сервисных операций за счет возможности контроля внешних усилий и моментов, воздействующих на манипулятор при выполнении технологических операций, а также снижение временных и энергетических затрат на обслуживание космического аппарата за счет использования вращающегося магазина сменного инструмента и видеонаблюдения с широкой зоной обзора в ручном режиме управления.

На Фиг. 1 представлена робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью.

На Фиг. 2 представлен набор сменного инструмента.

Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью для выполнения операций орбитального обслуживания имеет в своем составе базовый блок 1, семистепенной манипулятор 2, выходное звено которого имеет разъем для питания электроинструмента 3, магазин сменного инструмента 4 с универсальными устройствами крепления инструмента, модуль ориентации 5 с обзорным блоком 6. Каждый шарнир манипулятора 2 снабжен датчиками момента, а выходное звено - датчиком усилий и моментов, их наличие позволяет контролировать внешние усилия и моменты, воздействующие на манипулятор при выполнении технологических операций. Магазин сменного инструмента представляет собой платформу, расположенную в центральной части базового блока и вращающуюся вокруг своей оси. Модуль ориентации с обзорным блоком представляет собой манипулятор с четырьмя степенями свободы, который может вращаться вокруг платформы магазина сменного инструмента независимо от нее, обеспечивая увеличение обзорной зоны видеонаблюдения. По периметру платформы магазина сменного инструмента в универсальных устройствах крепления зафиксированы инструменты из набора.

Набор включает в себя в том числе:

- электроинструмент для сверления отверстий 7;

- электроинструмент для закручивания/откручивания деталей с резьбой 8;

- электрический термометр 9;

- инструмент для перекусывания деталей 10;

- инструмент для очистки стеклянных поверхностей 11.

Выполнение операции сервисного обслуживания начинается с захвата манипулятором необходимого инструмента, который подается к заданному месту захвата поворотом магазина сменного инструмента, что ускоряет извлечение инструмента из магазина. После захвата инструмента манипулятором происходит размыкание универсального устройства крепления инструмента и сменный инструмент свободно извлекается для выполнения операции. По окончании операции инструмент возвращается в магазин сменного инструмента в любое свободное универсальное устройство крепления инструмента, которое фиксирует инструмент, в то время как размещенное на манипуляторе устройство фиксации сменного инструмента высвобождает его.

В ходе выполнения операции сервисного обслуживания система управления проводит расчет сил и моментов по всем датчикам, зная характеристики объекта управления и положение манипуляционной системы (положение всех шарниров). В случае отклонения показаний датчиков усилий и моментов от расчетных значений система управления информирует о возникновении нештатной ситуации и производит корректировку положения манипуляционной системы относительно целевого назначения по сигналам датчиков сил и моментов, если коррекция не приводит текущие показания датчиков к расчетным, то система управления останавливает выполнение технологической операции до выяснения причин сбоя.

Оператор путем вращения модуля ориентации с обзорным блоком контролирует ход выполнения технологической операции, получает видеоинформацию о пространстве, окружающем робототехническую систему, что позволяет выяснять причины возникновении нештатной ситуации при сбое в работе робототехнической системы.

Робототехническая система для орбитального обслуживания космического аппарата, содержащая семистепенной манипулятор с конечным звеном в виде устройства для фиксации сменного инструмента, магазин сменных инструментов с универсальными устройствами крепления и набор сменных инструментов, отличающаяся тем, что семистепенной манипулятор снабжен датчиками вращающего момента в каждом из его шарниров, конечное звено упомянутого манипулятора оснащено датчиком усилий и моментов и разъемом для питания электроинструмента, при этом магазин сменных инструментов представляет собой платформу, вращающуюся вокруг своей оси, а набор сменных инструментов содержит электроинструмент для сверления отверстий, электроинструмент для закручивания/откручивания деталей с резьбой, электрический термометр, инструмент для перекусывания деталей и инструмент для очистки стеклянных поверхностей, при этом система снабжена модулем ориентации, представляющим собой четырехстепенной манипулятор с расположенным на нем обзорным блоком, вращающийся вокруг платформы магазина сменных инструментов независимо от нее.
Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью
Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью
Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 45.
20.01.2013
№216.012.1bdf

Способ рельефной лазерной гравировки

Изобретение относится к лазерной технологии. Способ рельефной лазерной гравировки заключается в формировании трехмерного изображения в памяти компьютера с разложением на послойные зоны обработки и управлении лазерным лучом, при этом обработку осуществляют излучением волоконного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472629
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.05.2013
№216.012.3ff4

Адаптивное трехпалое захватное устройство

Изобретение относится к области робототехники. Устройство включает корпус с установленными на нем тремя пальцами, расположенными в вершинах равнобедренного или равностороннего треугольника. Каждый палец состоит из трех фаланг, первая из которых поворачивается относительно корпуса, а вторая и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481942
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.404e

Устройство выпуска троса связки двух космических аппаратов (варианты)

Группа изобретений относится к оборудованию космических аппаратов и, более конкретно, к орбитальным тросовым системам. Устройство содержит основной корпус (1), в котором установлена безынерционная катушка (2) с тросом, и подвижный подпружиненный корпус (3), где установлены электродвигатели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482032
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.4a07

Устройство обработки видеоинформации системы охранной сигнализации

Изобретение относится к устройствам обработки информации системы охранной сигнализации. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет сокращения количества ложных срабатываний и улучшения точности обнаружения границы движущегося объекта. Способ для точного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484531
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.07.2014
№216.012.dede

Способ электронного сканирования пространства

Изобретение относится к области измерительной лазерной техники. Способ электронного сканирования пространства для получения трехмерной модели портрета сцены заключается в проецировании структурированной лазерной подсветки, формируемой с помощью нескольких лазерных генераторов линий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522840
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.09.2014
№216.012.f192

Устройство для измерения мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании измерителей мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки, размещаемой на космическом аппарате. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения мощности дозы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527664
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.04.2015
№216.013.4209

Способ получения компаундированного битума

Изобретение относится к способу получения компаундированного битума из остатков перегонки нефти (гудрон/полугудрон) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отраслях промышленности. Способ включает окисление остатка перегонки нефти с добавкой медьсодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548403
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.05.2015
№216.013.4976

Спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-бета- и гамма-излучений на основе составного детектора

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550313
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.10.2015
№216.013.8328

Способ получения серобитумного вяжущего

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения серобитумной композиции. Способ включает смешивание расплавленного продукта нефтепереработки - тяжелого нефтяного остатка и серы, причем тяжелый нефтяной остаток содержит продукты крекинга. Процесс ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565179
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.83c4

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565335
Дата охранного документа: 20.10.2015
Показаны записи 1-10 из 49.
20.01.2013
№216.012.1bdf

Способ рельефной лазерной гравировки

Изобретение относится к лазерной технологии. Способ рельефной лазерной гравировки заключается в формировании трехмерного изображения в памяти компьютера с разложением на послойные зоны обработки и управлении лазерным лучом, при этом обработку осуществляют излучением волоконного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472629
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.05.2013
№216.012.3ff4

Адаптивное трехпалое захватное устройство

Изобретение относится к области робототехники. Устройство включает корпус с установленными на нем тремя пальцами, расположенными в вершинах равнобедренного или равностороннего треугольника. Каждый палец состоит из трех фаланг, первая из которых поворачивается относительно корпуса, а вторая и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481942
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.404e

Устройство выпуска троса связки двух космических аппаратов (варианты)

Группа изобретений относится к оборудованию космических аппаратов и, более конкретно, к орбитальным тросовым системам. Устройство содержит основной корпус (1), в котором установлена безынерционная катушка (2) с тросом, и подвижный подпружиненный корпус (3), где установлены электродвигатели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482032
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.4a07

Устройство обработки видеоинформации системы охранной сигнализации

Изобретение относится к устройствам обработки информации системы охранной сигнализации. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет сокращения количества ложных срабатываний и улучшения точности обнаружения границы движущегося объекта. Способ для точного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484531
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.07.2014
№216.012.dede

Способ электронного сканирования пространства

Изобретение относится к области измерительной лазерной техники. Способ электронного сканирования пространства для получения трехмерной модели портрета сцены заключается в проецировании структурированной лазерной подсветки, формируемой с помощью нескольких лазерных генераторов линий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522840
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.09.2014
№216.012.f192

Устройство для измерения мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании измерителей мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки, размещаемой на космическом аппарате. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения мощности дозы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527664
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.04.2015
№216.013.4209

Способ получения компаундированного битума

Изобретение относится к способу получения компаундированного битума из остатков перегонки нефти (гудрон/полугудрон) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отраслях промышленности. Способ включает окисление остатка перегонки нефти с добавкой медьсодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548403
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.05.2015
№216.013.4976

Спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-бета- и гамма-излучений на основе составного детектора

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550313
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.10.2015
№216.013.8328

Способ получения серобитумного вяжущего

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения серобитумной композиции. Способ включает смешивание расплавленного продукта нефтепереработки - тяжелого нефтяного остатка и серы, причем тяжелый нефтяной остаток содержит продукты крекинга. Процесс ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565179
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.83c4

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565335
Дата охранного документа: 20.10.2015
+ добавить свой РИД