宇宙アプリケーションにおけるモジュラー再構成可能ロボット

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ロボットは、電子回路またはコンピュータプログラムによって制御される人間または動物に似た自動電気機械装置です。に使用されるロボットにはさまざまな種類があります さまざまな種類のアプリケーション 。ロボット技術の最近の傾向は、外科手術(特に鍵穴手術)に使用される遠隔マニピュレーターである外科用ロボット、歩行によって動くことができるほとんどが多脚である歩行ロボット、マイクロボットおよびナノボットなどの高度なロボットを開発しています。 ナノロボット または人体で病気を治すために使用されるナノデバイスであるローバーは、宇宙探査のために他の惑星を歩くために使用される車輪付きのロボットです。通常、宇宙アプリケーションで使用されるロボットは 自律型ロボット 、モジュラー再構成可能ロボットまたは自己再構成可能モジュラーロボットなど。

モジュラー再構成可能ロボット

モジュール式の再構成可能なロボットは、一般に、形態を調整できる自律運動学デバイスです。固定形態ロボットでは、作動、検知、制御などの従来のタスクのみを実行できます。しかし、自己再構成可能ロボットまたはモジュール式再構成可能ロボットは、新しい状況に適応し、新しいタスクを実行し、損傷から回復するように部品の接続を再編成することにより、独自の形状を変更できます。




モジュラー再構成可能ロボット

モジュラー再構成可能ロボット

これらの自己再構成可能なロボットは、通過する必要のある経路に基づいて形状を変更できるロボットとして定義できます。たとえば、ロボットが細いパイプを通過する必要がある場合は、ワームの形に再構成され、不整地を横断する必要がある場合は、クモのような脚でその形状を再構成します。平坦な地形がある場合、それは素早い動きのためにそれ自体をボールのような構造として再構成します。



これらの再構成可能なロボットは、設計に基づいて2つのタイプに分類されます。同種のモジュラーロボットシステムなどは、 いくつかのモジュール 必要なタスクを実行するような構造を形成するための同様の設計。異種モジュラーロボットシステムは、それぞれが特定の機能を実行する異なる設計の複数のモジュールで構成され、これらは必要なタスクを実行する構造を形成するために使用されます。

宇宙アプリケーションにおける再構成可能なロボット

他の惑星に関する研究の一環として、多くの国では、惑星の状態と特性を研究するために、いくつかの衛星または宇宙ミッションを頻繁に打ち上げています。したがって、長期データを取得するために、長期宇宙ミッションが開始されており、これらの長期宇宙ミッションは通常、自己再構成可能なシステムです。

これらの自己再構成可能なロボットは、予期しない状況に対処し、損傷が発生した場合に自己修復することができます。宇宙ミッションは巨大で質量に制約があることがわかっているので、代わりに複数のタスクを実行できる自己構成可能なロボットを使用するとメリットがあります 複数のロボット それぞれが1つの特定のタスクのみを実行します。


宇宙用途で使用されるロボット

宇宙用途で使用されるロボット

日付まで、人間は惑星地球が月だけである以外に足を踏み入れました。一方、宇宙アプリケーションで使用されるモジュラーロボットは、他の多くの惑星で発売されています。火星に送られる一連の着陸船、マニピュレーター、オービター、ローバーは、宇宙用途で使用される有名なロボットです。

ロボットマニピュレーターとローバー

宇宙で多関節ロボットによって実行されるタスクにはさまざまな種類があります。宇宙で装置または機器を整備するプロセスは、多関節ロボットによって行われる宇宙操作と呼ばれます。ポリボットは、宇宙ステーションや衛星の保守や検査に最適です。ロボットマニピュレータは、人間の操作能力をエミュレートするために、宇宙または他の惑星に配置するために投影されます。それらは通常、フリーフライヤー宇宙船または他の宇宙船の軌道調整上、宇宙船、惑星着陸船、およびサンプルを取得するためのローバー内に配置されます。

ロボットマニピュレーター

ロボットマニピュレーター

ロボットローバーは、人間の動きの能力をエミュレートするために惑星に配置するために投影されます。それらはしばしば地球型惑星の表面に配置され、小さい ソーラーシステム 、エアロボット(惑星大気)、シドロボット(氷層)、およびハイドロボット(液体層)。

自動化された設計と最適化

モジュール式の再構成可能なロボットまたはモジュール式のロボットシステムは、特定の各タスクを実行するための最高の形態と制御構造の選択と設計を支援するソフトウェアツールと組み合わされています。この設計の多くの特性は、予測可能な将来のために人間の知性に必然的に依存しますが、他の特性は自動化された設計と最適化に精通しています。宇宙アプリケーションで使用されるすべての再構成可能ロボットは、打ち上げ応力、宇宙での放射、真空、惑星分布、および惑星(再構成可能ロボットが使用される惑星またはターゲット惑星)で生き残ることができるように設計する必要があります。

再構成可能ロボットの設計には、格子ベースの設計とチェーンベースの設計の2種類があります。

男性の再構成可能なロボットの格子ベースの設計

男性の再構成可能なロボットの格子ベースの設計

格子ベースの設計では、再構成は簡単ですが、モーションを生成するのは難しく、この設計ではより多くのコネクタとアクチュエータが必要になります。

再構成可能ロボットのチェーンベースの設計

再構成可能ロボットのチェーンベースの設計

チェーンベースの設計では、再構成が難しく、剛性が不十分ですが、モーションを生成するのは簡単です。

モジュラー再構成可能ロボットシミュレーション

物理学に基づくソフトウェアシミュレーション環境は、ユーザーがさまざまなタイプのモジュールを利用して再構成可能なロボットを構築するのを容易にするC ++を使用して開発されました。シミュレーションを拡張するために、互換性のあるコネクタとともに追加のモジュールタイプが追加されます。

自己再構成可能なモジュラーロボットの実用例

モジュラートランスモジュール

モジュラートランスモジュール

モジュラートランスは、頻繁に使用される再構成可能なロボットの1つであり、これらのM-TRANモジュールは、3D構造(独自の構成を変更でき、小型ロボットを生成することもできます)、マルチDOFロボット(柔軟に移動する)、と変身ロボット。このモジュラートランスは、2つのアクチュエータとバッテリーで構成されています。

M-TRANモジュールの内部図

M-TRANモジュールの内部図

M-TRANモジュールの内部ブロック図。リチウムイオン電池、非線形ばね、電源回路、メインCPU、加速度センサー、永久磁石、SMAコイル、接続プレート、およびPICで構成されています。

これらの再構成可能なロボットは、電気通信の提供、データ返送のための地球上の観測、軍事的実現可能性などの特定の目標を達成するための宇宙アプリケーションで使用されます。 ナビゲーションの目的

他にも多くのロボットベースのプロジェクトとアプリケーションがあります。

この記事が、宇宙アプリケーションで使用されるモジュール式の再構成可能なロボットについての簡単な情報を提供することを願っています。に関する詳細については ロボットベースのエレクトロニクスプロジェクト 以下のコメントセクションに質問を投稿して、私たちにアプローチすることができます。

写真クレジット

  • によるモジュラー再構成可能ロボット asmedigitalcollection
  • によって宇宙アプリケーションで使用されるロボット robotnor
  • ロボットマニピュレータ iccrobotics
  • 男性の再構成可能なロボットの格子ベースの設計 csail.mit
  • による再構成可能ロボットのチェーンベースの設計 ウィキメディア
  • によるモジュラートランスモジュール unit.aist
  • M-TRANモジュールの内部図 slidesharecdn