Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Февраля 2013 в 23:05, реферат
Вопрос замены человека роботами начал рассматриваться учеными и фантастами еще в начале ХХ века. Человек все больше и больше осваивал окружающее пространство, расширял сферу своей деятельности. Все чаще человек направлял свою работу в те среды, где для его здоровья и жизни условия окружающего пространства представляли опасность. Поэтому задача создания роботов для работы в опасных для человека условиях стал жизненной необходимостью. Сначала человек заменил роботами выполнение трудоёмких операций, таких как автоматизированная линия сборки автомобилей.
Введение 3
1 Определение косморобот 4
2 Типы роботов 6
2.1 Манипуляторы 6
2.2 Роботы – аватары 8
2.3 Роверы 9
3 Перспективные разработки 12
3.1 Робот персональный помощник астронавта 12
3.2 Робонавт 12
Выводы 14
Перечень ссылок 15
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Кафедра производства радиоэлектронных систем
летательных аппаратов
РЕФЕРАТ
по курсу «Мехатроника»
РОБОТОТЕХНИКА В КОСМОСЕ
Выполнил
студент 530 - СТ гр. Турчин С.П.
Проверил
канд.тех.наук Собчак А.П.
2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 Определение косморобот 4
2 Типы роботов 6
2.1 Манипуляторы 6
2.2 Роботы – аватары 8
2.3 Роверы 9
3 Перспективные разработки 12
3.1 Робот персональный помощник астронавта 12
3.2 Робонавт 12
Выводы 14
Перечень ссылок 15
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос замены человека роботами начал
рассматриваться учеными и
В настоящее время роботы стали неотъемлемой частью производства, высвобождая человека в его трудовой деятельности, космос является одной из областей применения автоматизированных и робототехнических систем в связи с высокой опасность работы человека в открытом космосе.
Использование робототехники
для целей исследования и освоения
космоса является одним из самых
знаковых направлений науки и
техники. Современный уровень развития
космической робототехники уже
позволяет решать большой круг практических
задач, однако по-настоящему впечатляющие
перспективы в освоении космического
пространства следует ожидать от
уже формирующейся качественно
новой робототехники
1 КОСМОРОБОТ
Космороботы – это роботы, приспособленные работать в космическом пространстве. Преимущество космических роботов перед человеком заключается в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях и обходиться без каких-либо ресурсов, так как в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Также гораздо легче будет пережить потерю такого робота, чем гибель астронавта. Обычно, задача косморобота заключается в проведении какой-нибудь научной работы (например, собрать образцы грунта, просканировать их и отправить собранные данные учёным на Землю). Вообще-то, тоже самое может сделать и обычный робот, работающий на земной поверхности, но к космороботу есть несколько основных требований, которым он должен соответствовать.
Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям, учёные создают все новые и новые устройства, механизмы, приводы, микроконтроллеры, обладающие высокой прочностью и использующим как можно меньше энергии. Эксперты подсчитали, что отправление на Марс человека будет стоить примерно 200-300 миллиардов долларов, при том что это будет безвозвратное отправление. Еще придется потратить несколько месяцев на психологическую адаптацию участников экспедиции. А отправка корабля, на борту которого будет робот, обойдется примерно в 5-10 миллиардов долларов. Так что роботы в космосе обходятся намного дешевле, чем люди.
Первоочередными задачами космической
робототехники в ближайшее
Космическая робототехника
существенно расширяет
В целом космическая
Космическая робототехника уже сегодня позволяет резко повысить эффективность космических полетов, снизить расходы на их эксплуатацию, существенно расширить их функциональные возможности, на порядок увеличить ресурс и надежность, повысить безопасность космонавтов.
К основным робототехническим системам космического назначения относятся манипуляторы, планетоходы, устройства для работы внутри и снаружи космических кораблей (их обслуживание, регламентные и ремонтные работы) и другие.
2.1 Манипуляторы
Система бортовых манипуляторов (СБМ) "Аист" (рис.1) предназначена для выполнения операций на орбите с многотонными грузами: выгрузка доставленного груза, стыковка его с орбитальной станцией, захват свободно летящего в космосе объекта и погрузка его с последующим возвращением на Землю. СБМ была разработана в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (г. Санкт-Петербург) для использования на МТКК "Буран".
Рисунок 2.1 – Манипулятор «Аист»
В состав СБМ входят два
манипулятора, представляющие собой
многозвенные механизмы с
Для отработки СБМ в
ЦНИИ робототехники и технической
кибернетики создан уникальный комплексный
испытательный стенд, позволяющий
имитировать невесомость в
В условиях реального космического полета СБМ "Аист" не использовалась.
Бортовой манипулятор "Канадарм-2"
предназначен для перемещения полезных
грузов из грузового отсека кораблей
многоразового использования
Робот-манипулятор ERA предназначен для проведения операций по сборке, монтажу и перемещению грузов на борту космических кораблей и орбитальных станций, а также проведения инспекции внешней поверхности космических аппаратов. Одним из его преимуществ по сравнению с другими аналогичными системами является возможность работать с панелями солнечных батарей. Состоит из двух одинаковых штанг (длиной по 5 м каждая), соединенных шарниром. На концах этих штанг находятся одинаковые крепежные системы, поэтому робот может прикрепляться к станции любым концом и перемещаться по ее поверхности, подобно пауку. Оснащен подсистемами телевидения, освещения, телеметрии и другими, обеспечивающими контроль за работой робота.
Роботы - аватары – это роботы, полностью копирующие людей, и способные в точности повторять движения человека, находящемся в специальном костюме. Смысл в том, что человек, например какой-нибудь ученый, одевает специальный костюм, после чего робот начинает повторять все движения головы, ног, рук и даже пальцев. Нужно это по нескольким причинам:
Но у робота есть один неоспоримый минус – задержка в сигнале, посылаемом от костюма к роботу, и от видеокамеры робота на Землю, будет очень велика. Если для Луны эта задержка составит около 3 секунд, то для Марса эта задержка будет в разы больше, что уже значительно осложнит управление этим роботом. Так что в ближайшее время их можно будет использовать только вблизи Земли, например на Луне или на космических станциях.
Самые распространенные из автоматических аппаратов, использующихся в космических исследованиях - это роверы (луноходы, марсоходы). Такой робот может передвигаться по поверхности другой планеты, неся на борту научные приборы. Как правило, и сам ровер, и научное оборудование на нем функционируют в автоматическом режиме.
Они представляют собой автоматизированные самоходные комплексы, предназначенные для исследований на поверхности планет и других небесных тел. Различаются составом бортового оборудования, системами управления и связи, а также местом их использования (до настоящего времени - Луна или Марс, в перспективе - на поверхности любого небесного тела, за исключением звезд).
"Луноход-1" (1970 г.) и "Луноход-2" (1973 г.) (см. рис. 2.2) - автоматизированные комплексы, созданные специалистами НПО им. С. А. Лавочкина. Успешно функционировали в течение нескольких месяцев на поверхности Луны, доказав тем самым саму возможность создания подобных образцов техники (главным отличием Лунохода-2 от Лунохода-1 являлось наличие третьей телекамеры, установленной на уровне человеческих глаз, что позволяло смотреть намного дальше).
а б
а – Луноход 1;
б – Луноход 2 ;
Рисунок 2.2 – Луноходы
Марсоходы "Спирит" рис.2.3 и "Оппортьюнити" - разработаны и изготовлены кооперацией предприятий США под руководством Лаборатории реактивного движения по заказу NАSА. Работают на поверхности Марса уже более трех лет.
Рисунок 2.3 – Марсоход Спирит
"Кьюриосити" – Марсоход нового поколения (см. рис.2.4), по размерам который в несколько раз больше и тяжелея аппаратов-близнецов «Спирит» и «Оппортьюнити». После восьми месяцев путешествия 6 августа совершил посадку в районе марсианского кратера Гейл. Перед марсоходом "Кьюриосити" стоит цель сбора проб почвы и атмосферы Марса, а также подготовка к высадке человека на Марс.
Рисунок 2.4 – Марсоход Кьюриосити
Технические характеристики:
Оборудование: