Hassas Kontrollü Hafif Uzay Robotu Geliştirildi
Robotlar zaten uzaydalar. Aydaki iniş araçlarından Mars’taki gezicilere ve daha fazlasına kadar, robotlar uzay araştırmaları için mükemmel adaylardır: Aynı görevleri tam olarak aynı şekilde, hiç yorulmadan sürekli olarak tekrarlarken zorlu şartlara dayanabilirler. Dünyadaki robotlar gibi, uzay yürüyüşlerinden bir uzay aracının yüzeyini parlatmaya kadar hem tehlikeli hem de sıradan işleri başarabilirler. Sayıca artan ve bilimsel kapsamı genişleyen, daha fazla ekipman gerektiren uzay görevleri ile, insanlar için zor ortamlarda manipüle edebilen hafif bir robotik kola ihtiyaç bulunmaktadır.
Ancak operasyon uçaklarının düz olduğu Dünya’da bu tür kolları hareket ettirebilen kontrol şemaları, ortamın öngörülemez ve değişken olduğu uzaya çevrilmemektedir. Bu sorunu çözmek için Harbin Teknoloji Enstitüsü Makine Mühendisliği ve Otomasyon Okulu’ndaki araştırmacılar, kendi ağırlığının neredeyse dörtte birini taşıyabilen, yaklaşık bir yaşında bir bebek boyutunda olan- 9.23 kilogram ağırlığında, bulunduğu ortama göre konumunu ve hızını gerçek zamanlı olarak ayarlama yeteneği olan robotik bir kol geliştirdiler.
Sonuçlarını 28 Eylül’de Uzay: Bilim & Teknoloji’ de yayınladılar.
“Manipülatörün kütlesi ve boyutu üzerindeki katı kısıtlamaların yanı sıra uzay operasyonunda kontrol yönteminin güvenilirliği ve güvenliği için yüksek gereksinimleri çözmek üzere hafif bir uzay manipülatörü geliştirdik ve yeni bir kontrol yöntemi önerdik,” dedi Harbin Teknoloji Enstitüsü Makine Mühendisliği ve Otomasyon Okulu ve Devlet Anahtar Robotik ve Sistem Laboratuvarı’nda profesör olan ilgili yazar Wenfu Xu.
Böyle bir manipülatörün çalışırken sürekli kuvvet kontrolü uygulaması gerekir.
“Bir uçağın sabit kuvvet kontrolü için, kontrol kuvvetinin yönü sabittir, ancak bilinmeyen bir ortamda eğri bir yüzey için normal vektör sıklıkla gerçek zamanlı olarak değiştirilir, bu nedenle geleneksel yöntem başarısız olur.” dedi Xu. “Bu zorluğun üstesinden gelmek için, manipülatörün ucunun istenen pozisyonunun gerçek zamanlı düzeltmesini gerçekleştirebilen, böylece tam temas halinde olacak ve sabit kuvvet kontrolünü gerçekleştirebilen entegre uyarlamalı kabul kontrolü öneriyoruz.”
Bunu bir kağıt parçasına bir çizgi çizmekle karşılaştırın. Kağıt düz bir masaüstündeyken, hat boyunca eşit baskı sağlamak çok daha kolaydır. Zıplayan bir topun etrafına sarılmış bir kağıda özdeş bir çizgi çizmek çok daha zordur ve topun hareketini ve hem kalemin hem de topun konumuna bağlı olarak ne kadar basınç uygulanacağını anlamak için özel hesaplamalar gerektirir.
Uzay manipülatörünün kuvvet kontrolünü sabit tutmak için araştırmacılar, bilinen ortamlardaki kontrol sistemlerinin önemli bir bileşeni olan kararlı durum düzeltmesi ihtiyacını ortadan kaldıran bir kontrol yöntemi uyguladılar. Kararlı durum düzeltmesi, potansiyel hatayı tam harekete uygular, bu da ortam tahmin edilebilir olduğunda sorunları kolaylaştırır. Örneğin, manipülatör masa yüzeyinin pürüzlü olduğunu ve güçlü bir basıncın kağıdın yırtılmasına neden olacağını biliyorsa, sabit bir çizgiyi korumak için kalemin basıncını azaltabilir. Ancak yüzey değiştiğinde ve tahmin edilemez olduğunda, tüm düzeltmeler tüm hatalar için geçerli olmadığından, sabit bir düzeltme durumunu sürdürmek daha fazla hatayla sonuçlanır.
Araştırmacılar, hafif manipülatör için kontrol yöntemlerini test ettiler ve bilinmeyen bir yüzeyde bile, mekanik kolun geleneksel olarak kontrol edilen bir manipülatörden daha hızlı ayarlanabileceğini ve pratik uygulamalar için yeterince sabit bir izleme etkisi ile sonuçlanabileceğini buldular.
“Önerilen ışık uzayı manipülatörünün ve entegre uyarlamalı kabul kontrol yönteminin kullanılması, uzay hedefi yakalama, yörünge üstü birleştirme, yörünge onarımı ve benzeri gibi yörüngede servis konusunda pratik sorunları çözebilir” dedi Xu.
Xu’ya göre, bu çalışma gelecekte hafif manipülatörlerin tasarımı için bir referans görevi görebilirken, kontrol yaklaşımı robotik yüzey taşlama makinelerinin ve parlatıcıların işleme sürecine uygulanabilir.
Kaynak: phys.org
