创新型模块化机械手通过CAN通讯仪进行驱动控制

前4月 作者:Vanessa Knivett

地球轨道空间中存在众多飞行器和其他物体,是一个高度复杂和充满严峻挑战的环境……还有大量太空垃圾。在轨服务(OOS)和在轨组装(OOA)是提高太空飞行可持续性的两种方式;在轨道上建造、维护和维修航天器可以延长它们的寿命,减少漂浮在地球周围的太空垃圾数量。

当需要最大限度地减少维修、维护和装配中有风险的人机交互操作,机器人系统的应用具有明显的优势。然而,传统上的太空机器人系统是为特定目的或应用开发的,通常需要大量设计投入和高成本,这往往使它们不适用于许多目的。

德国布伦瑞克工业大学的空间系统研究所Institute of Space Systems (IRAS) 和亚琛工业大学的结构机械和轻量设计研究所 Institute of Structural Mechanics and Lightweight Design (SLA)之间的合作了一个项目 – 在太空中应用的模块化机械手。这是通过开发一个非常规的运动链,它具备一个可偏移45°度的旋转轴。该模块化机械手可以自行做物理调整,在操作过程中根据需要调整其长度和自由度。

模块化机械手的概念是高度冗余,易于适应多种任务,并显著降低了在飞行器中占用的装载空间,同时提高了操作灵活性。此外,使用一个多功能通讯仪作为模块连接器,可在操作中实现自行重新配置。

HOMER团队开发了两个在地球上的演示器;小型检查和维修臂 – Little Inspection and Servicing Arm (LISA)和用于重新配置和抓取的中型臂- Medium-sized Arm for Reconfiguration and Grappling Exercises (MARGE),以确定操作负载、传动器设计、轴接头设计以及结构设计和优化。

该项目的愿景是通过在子系统层面细分公共卫星总线,开发一个完全模块化的卫星体系结构。通过组合标准化的子系统模块,形成一个完全模块化的卫星。

每个模块内的电子设备机架包含用于电源处理、控制和通信的设备。Kvaser Leaf Light HS v2 CB控制Copley Controls公司制造的伺服电机驱动。Actronic Solutions为该项目提供了建议和支持,建议采用基于PCB的CAN接口,并提供伺服电机驱动

LISAMARGE证明了高度冗余模块化机器人系统的一般可行性,iSSI接口用于机器人应用的能力以及自行重新配置的概念也得到了证明。

太空并不是这个概念的唯一应用。考虑到在危险环境中维修、维护和装配中尽可能减少对人机交互的需求,它还可以用于其他恶劣环境,如海底或核反应堆的受限、高放射性区域。模块化、高度冗余的设计还可让这项技术应用到其他领域的更多项目中,因为它增加了生产过程中的灵活性,减少了加工时间,并可快速调整适应多种产品的制造。

Kvaser祝愿HOMER团队在他们的项目中不断取得成功。希望我们几年后会看到接下来的陆地演示模型BART和MAGGIE!

他们使用了什么Kvaser产品?

Kvaser Leaf Light HS v2 CB, 是一个单通道、高速、USB转CAN总线通讯仪,是USB到CAN通讯仪系列中的主要设备,提供可靠、低成本的PC连接.

这个项目的参与者?

Institute of Structural Mechanics and Lightweight Design (SLA), RWTH Aachen University, Germany
https://www.sla.rwth-aachen.de/cms/~fald/Institut-fuer-Strukturmechanik-und-Leichtbau/lidx/1/

德国布伦瑞克工业大学的空间系统研究所

The Institute of Space Systems (IRAS) of the Technical University of Braunschweig, Germany
http://www.space-systems.eu/index.php/de/

德国柏林工业大学空间技术主任

Chair of Space Technology, Technical University of Berlin, Germany
https://www.tu.berlin/

谁为他们提供支持?

了解更多

本文信息来自论文‘Fully Modular Robotic Arm Architecture Utilizing Novel Multifunctional Space Interface’ ,作者:C. Zeis1, C. A. de Alba-Padilla2, K.-U. Schroeder1, B. Grzesik3, E. Stoll3,发表于第 11期-EASN IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering(材料科学和工程) 1226 (2022) 012096, IOP Publishing doi:10.1088/1757-899X/1226/1/012096

1 Institute of Structural Mechanics and Lightweight Design, RWTH Aachen University, Wuellnerstr. 7, 52066 Aachen, Germany

2 Institute of Space Systems, TU Braunschweig, Hermann-Blenk-Str. 23, 38108
Braunschweig, Germany

3 Chair of Space Technology, TU Berlin, Marchstr. 12-14, 10587 Berlin, Germany

反馈