РОБОТИЗОВАНА КОЛІСНА ПЛАТФОРМА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛАНЕТИ МАРС

І. М. Ніколенко; О. Р. Онисько; В. Б. Копей

doi:10.31471/1993-9965-2024-2(57)-34-41

Автор(и)

І. М. Ніколенко ІФНТУНГ, 76019, Івано-Фрнківськ, вул. Карпатська, 15
О. Р. Онисько ІФНТУНГ, 76019, Івано-Фрнківськ, вул. Карпатська, 15
В. Б. Копей ІФНТУНГ, 76019, Івано-Фрнківськ, вул. Карпатська, 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2024-2(57)-34-41

Ключові слова:

амортизатор, шарнір, марсохід, робот-маніпулятор, дюралюміній, космічний апарат

Анотація

Дослідження поверхні Марсу за допомогою рухомих колісних механізмів (роверів) є доволі актуальною темою сьогодення і найближчого майбутнього. Попередні дослідження поверхонь Місяця і Марса уже дали великий досвід щодо конструювання таких дослідницьких саморухомих платформ. Проаналізовано переваги і недоліки конструкцій відомих роверів. Увагу сконцентровано на ключових механічних елементах марсохода, а саме, на корпусі, підвісці, колесах і маніпуляторі, який є його складовою. Для виготовлення основних частин запропоновано дюралюміній, який є одним із найлегших конструкційних матеріалів, що здатний витримувати кріогенні умови Марса. Недостатню міцність дюралюмінію компенсовано застосуванням амортизаторів та більш гнучким керуванням підвіскою з використанням додаткових двигунів. Маніпулятор і підвіска забезпечують розширену адаптивну функціональність, у тому числі пов’язану з автономним ремонтом і резервуванням надійності. Незалежна підвіска уможливлює значний вертикальний хід коліс, що разом із гібридними електромагнітними амортизаторами-двигунами та додатковими ступенями вільності підвіски дозволить полегшити подолання складних перешкод, зменшить ударно-втомні навантаження і забезпечить додаткову функціональність підвіски. При цьому розміри ємності корпусу є достатніми для розміщення на ньому елементів живлення і дослідницької апаратури, запасних вузлів та вузлів, що розширюють функціональність маніпулятора і підвіски. Проведений морфологічний аналіз показує, що існують комбінації конструкційних рішень, які можуть максимізувати адаптивність вузлів марсохода та ефективно забезпечити резервування надійності шасі.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Every spacecraft on Mars – comparison [Video] URL: https://youtu.be/ER6EO4B7V68si=XqSnZUgTiKxntKQh (accessed 31.01.25).

Ulivi P., Harland D. M. Robotic Exploration of the Solar System Part I: The Golden Age 1957–1982. Chichester : Springer, 2007. 536 p.

Siddiqi, Asif A. Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016 (PDF). The NASA history series (second ed.). Washington, DC: NASA History Program Office, 2018. URL: https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2018/09/beyond-earth-tagged.pdf?emrc=967232 (accessed 31.01.25).

Lunokhod 1. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Lunokhod_1 (accessed 31.01.25).

Mars Pathfinder. URL: https://science.nasa.gov/mission/mars-pathfinder/ (accessed 31.01.25).

Pathfinder Mars Mission – Sojourner mini-rover. URL: http://jleslie48.com/jj_sojourner/SojournerRover_PaperModel.pdf

Mars Pathfinder. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Pathfinder (accessed 31.01.25).

Makovsky A., Ilott P., Taylor J. Mars Science Laboratory Telecommunications System Design. DESCANSO Design and Performance Summary Series. Vol. 14. NASA/Jet Propulsion Laboratory. November, 2009. URL: https://descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/Descanso14_MSL_Telecom.pdf

Mars Science Laboratory: Curiosity Rover. URL: https://science.nasa.gov/mission/msl-curiosity/ (accessed 31.01.25).

Articulated suspension system. US4840394 (A): IPC1-7: B62D21/00. 20.06.1989. 6 p.

Senatore C., Stein N., Zhou F., Bennett K., Arvidson R., Trease B., Lindemann R., Bellutta P., Heverly M., Iagnemma K. Modeling and validation of mobility characteristics of the mars science laboratory curiosity rover. Proceedings of the 12th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS). 2014.

Thanadulsatit T., Bualert P., Deschanin S., Ruxthawonwong T., Rueankham S., Wongsawat S., Tantana P., Chancharoen W. A review of structural and system design of mars rover Curiosity and Perseveranceю. Suranaree Journal of Science and Technology. 2024. Vol. 31, No. 2. Art. No. 010294(1-19). https://doi.org/10.55766/sujst-2024-02-e01241

Lakdawalla E. Curiosity wheel damage: The problem and solutions. Aug 19, 2014. URL: https://www.planetary.org/articles/08190630-curiosity-wheel- damage (accessed 31.01.25).

Mars 2020: Perseverance Rover. URL: https://science.nasa.gov/mission/mars-2020-perseverance/rover-components/ (accessed 31.01.25).

Neilson T. A., Donaldson J. A. Curiosity's Fault Tolerant Wakeup and Shutdown Design. Procedia Computer Science. 2014. Vol. 28. P. 441-448. https://doi.org/10.1016/j.procs.2014.03.054.

Gao H., Lu R., Deng Z., Liu Z., Yuan R. One necessary condition for passive all-wheel attachment of a wheeled planetary rover. Mechanism and Machine Theory. 2023. Vol. 182. Art. No 105226. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2022.105226.

Caruso M., Bregant L., Gallina P., Seriani S. Design and multi-body dynamic analysis of the Archimede space exploration rover. Acta Astronautica. 2022. Vol. 194. P. 229-241. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.02.003.

Lu R., Gao H., Liu Z., Yuan R., Deng Z. Design and analysis of a high-speed planetary rover with an adaptive suspension and spring damper. Acta Astronautica. 2023. Vol. 211. P. 827-843. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.07.019.

Schilling K., Krupp T. CAE-Methods Assisting the Design of the European Mars-Rover MIDD // IFAC Proceedings Volumes. 2000. Vol. 33, Iss. 26. P. 297-302. https://doi.org/10.1016/S1474-6670(17)39160-7.

Kopei V. B., Proniuk I. V. Mobile robot with quasi-wheels and a mechanism for reserving reliability. Conference Proceedings of XII Inter-national Scientific and Technical Conference “Advanced technologies in mechanical engi-neering”, 5-9 February 2024. Ivano-Frankivsk-Yaremche, 2024. Ivano-Frankivsk : IFNTUOG, 2024. P. 24-25.

ALUMINIUM AW-2024. URL: https://emetal.eu/en/AW-2024/ (accessed 31.01.25).

Zhang Y., Wernicke L., Wulff W., Bleicher A., Schauer T. Design and validation of a dual-functional damper based on a stepper motor for energy harvesting and vibration control. Mechanical Systems and Signal Processing. 2023. Vol. 200. Art. No 110568. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2023.110568.