Симулятор микрогравитации для свободнолетающих роботов: простое и эффективное решение, интегрированное с ROS
Автор: Игорь Владимирович Бесчастнов
Соавторы: Климов Константин Владимирович
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова
В последние годы, сфера космической робототехники активно развивается. Большинство космических агентств имеет летающих роботов на МКС, используемых в научных и образовательных целях. Похожие роботы понадобятся и на Российской орбитальной станции. Таким образом, назрела необходимость в создании российского подобного робота, и одним из первых шагов в создании новой технической системы является создание испытательного стенда.
Одним из самых популярных видов стендов для симуляции микрогравитации является платформа на аэроподшипниках [1]. В нашей лаборатории мы разработали собственные аэроподшипники, воспроизведя результаты, описанные в литературе, и создали платформу для тестирования летающих роботов. Типичный максимальный вес, при котором аэроподшипник всё еще может поддерживать рабочую толщину воздушной подушки – около 15кг [2], что было подтверждено и нашими экспериментами. Эксперименты по измерению трения показывают, что для созданного стенда характерно сухое трение с коэффициентом примерно k=0.0045, что показывает его хорошую пригодность для симуляции условий микрогравитации. Для сравнения, на малых скоростях, сила трения всего на порядок больше, чем сопротивление воздуха. При этом, чем выше скорость стойки, тем меньше будет эта разница (при скорости ~1м/с трение стойки о поверхность и об воздух будет примерно равным).
Кроме того, нам удалось расширить типичный для таких стендов функционал, добавив Aruco-маркеры и подвесную камеру, а также модуль IMU и коммуникации. Все эти сенсоры и данные интегрированы с сервером обработки с помощью ROS и предоставляются пользователю как топики (потоки) данных. Это позволяет нам собирать и анализировать все данные о движении стенда (положение, ориентация, скорости, ускорения), записывать и визуализировать траектории и пр. Такой интегрированный стенд предоставляет новые возможности для разработки роботов, и сейчас планируется использовать его для создание летающего робота для РС МКС.
1. Rekleitis G., Tortopidis, I., Paraskevas, Iosif S., Dimitrios P. The NTUA Simulators for Space Robots on Orbit // 1st Hellenic-European Student Space Science and Technology Symposium. Октябрь 2006.
2. Plante J.-S., Vogan J., El-Aguizy T., Slocum, A.H. A design model for circular porous air bearings using the 1D generalized flow method // Precision Engineering. 2005 г. с. 336-346.
