En ny metode til typesyntese af ikke-holonomiske underaktiverede parallelle mekanismer

Forskere ved Shanghai University har udviklet en ny metode til at opnå typesyntese af ikke-holonomiske underaktiverede parallelle mekanismer. Deres metode, præsenteret i et papir udgivet i Acta Astronautica , kunne hjælpe med udviklingen af ​​rumrobotter til serviceoperationer i kredsløb.

Hvert år, cirka 100 satellitter sendes ud i rummet for at overvåge aktivitet på Jorden og muliggøre tjenester såsom kommunikation eller GPS-systemer. Udtrykket "service i kredsløb" refererer til en række operationer, der sigter på at opretholde rumsystemer i kredsløb, som kan medføre reparationer, montage, tankning og opgradering af rumfartøjer efter deres indsættelse.

I fremtiden, rumrobotter kunne hjælpe med at udføre servicemissioner i kredsløb hurtigt og effektivt, uden behov for menneskelig hjælp. Ikke-holonomisk parallel robotik er en særlig lovende tilgang inden for rumrobotik, baseret på specifikke mekaniske og fysiske principper.

I fysik og matematik, et ikke-holonomisk system er et system, hvis tilstand afhænger af vejen for at opnå det. I robotteknologi, ikke-holonomiske systemer har fået særlig relevans i forbindelse med bevægelsesplanlægning og feedback-linearisering for mobile robotter.

"Den underaktiverede ikke-holonomiske parallelmekanisme er en ny retning for parallel rumrobotik, med lille volumen, let vægt, lavpris, lavt energiforbrug, og høj fleksibilitet, " skrev forskerne i deres papir.

Et nøglespørgsmål i udviklingen af ​​parallelle mekanismer er typesyntese, hvilket involverer at finde alle mulige typer parallelle mekanismer, der genererer en bevægelse af den bevægelige platform med en specificeret grad af frihed (DOF) eller bevægelsesmønster. Systematiske tilgange til typesyntese af parallelle mekanismer kan klassificeres i to hovedgrupper:tilgange med et specificeret antal DOF og dem med et specificeret bevægelsesmønster.

"De eksisterende metoder til typesyntese kunne ikke generere underaktiverede ikke-holonomiske parallelle mekanismer med introduktionen af ​​de ikke-holonomiske sfæriske par i parallelle mekanismer, " forklarede forskerne. "Dette papir er afsat til typesyntese af underaktiverede parallelle mekanismer med sfærisk bevægelsesmønster ledsaget af genereringen af ​​de ikke-holonomiske sfæriske par i parallelle mekanismer med sfærisk bevægelsesmønster."

I deres undersøgelse, forskerne foreslog en ny roller-sfære kontaktmetode, samt en genereringsmetode af ikke-holonomiske sfæriske par i parallelle underaktiverede mekanismer med sfærisk bevægelsesmønster. Den ikke-holonomiske sfæriske begrænsningsmekanisme, de udviklede, forenkler den rumlige struktur og forbedrer nøjagtigheden af ​​den sfæriske ikke-holonomiske begrænsningsstruktur.

Forskerne demonstrerede, hvordan deres metode kunne anvendes i virkelige scenarier, ved at bruge eksemplet med en ikke-holonomisk underaktiveret ledmekanisme af en rumrobot til serviceoperationer i kredsløb. I fremtiden, denne teknik kunne bruges til at udvikle letvægts, fleksible og billigere rumrobotter med lavere energiforbrug.

© 2018 Tech Xplore