Космические манипуляционные роботы

Немного истории...                                                                                                                                                                                                                                    Назад

Первые научные исследования в области манипуляционных систем были начаты на кафедре в 1963 году по заданию организации, возглавляемой академиком С.П. Королевым. Одним из перспективных направлений оснащения пилотируемых орбитальных космических аппаратов было признано создание управляемых манипуляционных систем для выполнения монтажных, сборочных и ремонтных работ при взаимодействии с другим и космическим и объектами.
    Впервые в мировой практике космических разработок сотрудниками кафедры совместно с ведущими организациями атомного манипуляторостроения был разработан и создан макет манипуляционного устройства, размещаемого на внешней поверхности аппаратов типа «Восток». Управление манипулятором осуществлялось с помощью специальных задающих устройств управления, имитирующих перемещения в пространстве руки человека. Движения задающих устройств с помощью следящих приводов воспроизводились исполнительными многостепенными механизмами, копирующими движения задающих устройств. Сложность проблемы определялась необходимостью исключения влияние на работу манипулятора переменных параметров объекта управления при значительном изменении внешних нагрузочных моментов, а также наличием упругих деформаций, люфтов и существенных потерь передаваемого момента в сложных пространственных механических передачах.
    Первые научные исследования в области управления манипуляторами, проводившиеся на кафедре под руководством В.С. Кулешова и Н.А. Лакоты, были направлены на создание дистанционно-управляемых манипуляционных устройств для обитаемого орбитального космического аппарата.

Сотрудниками кафедры и отдела "Прикладные системы моделирования и управления", руководимого А.Г. Лесковым был создан аналого-цифровой вычислительный комплекс, позволяющий моделировать робототехнические системы в реальном масштабе времени и отрабатывать системы дистанционного управления космическим и манипуляторами. На основе этого комплекса по заказу ЦПК им. Ю.А. Гагарина в 1992 году был создан тренажер для подготовки операторов управления манипулятором для многоразового космического корабля. В дополнение к тренажеру в 1993 году создано и сдано заказчику программно-методическое обеспечение автоматизированных занятий по ручному управлению манипулятором для многоразового космического корабля и информационное обеспечение регистрации и оценки управляющей деятельности операторов космического робота.В 1998 году создается компьютерный обучающий курс «Манипуляторы межпланетных космических станций".

В конце 90-х годов в лаборатории были выполнены исследования и разработки по созданию дистанционно-управляемого манипулятора на базе высокомоментных приводов для обслуживания шлюзовой камеры станции Мир-2.
    Велись работы (заказчик - РГНИИ ЦПК ) по проекту создания модернизированного функционально - моделирующего стенда ФМС-2 для подготовки операторов манипуляционных роботов для международной космической станции.
    Все эти работы проходили в тесном содружестве с РОСАВИАКОСМОС, РГНИИЦПК им. Ю.А. Гагарина, РКК «Энергия», ЦНИИМАШ.

 

Значительное внимание в лаборатории уделялось исследованиям в области многомерной динамики исполнительных систем управления манипуляторов. Результаты этих исследований использованы при создании ряда программных комплексов для автоматизации проектирования следящих приводов («ПСП» – автоматизированное проектирование следящих приводов на основе асимптотических частотных характеристик, «ПАМ» –автоматизированное моделирование динамики и процессов управления в приводах систем вооружения). Эти комплексы были приняты в Госфонд СССР «Алгоритмы и программы».

Начиная с 1994 года, в лаборатории получили развитие конверсионные направления, связанные с созданием программных комплексов для решения различных народнохозяйственных задач (управление жилищно-коммунальным хозяйством, проектирование объектов электроснабжения и другие).

Наибольший объем НИР и учебного процесса в лаборатории приходится на 1985 – 90-е годы.

Численность отдела в то время составляла более 20 человек.

 

Сотрудники лаборатории в 1995 году

 

В лаборатории с момента основания активно велся учебный процесс кафедры М7. Основной вид учебных занятий – комплексные лабораторные работы, когда в один приезд студенты проходят лабораторные работы в лабораториях кафедр СМ7, СМ1, СМ6.

В настоящее время на базе лаборатории проходят занятия со студентами нескольких кафедр Университета (ИУ1, РК10, СМ13).

 

 
 

Лабораторная работа по управлению космическим манипуляционным роботом

 

 В лаборатории подготовлено 5 кандидатов и один доктор технических наук. Результаты исследований, выполненных в лаборатории, нашли отражение в 4-х монографиях по динамике и управлению манипуляционными роботами, изданными в разное время. Среди них – монографии: «Системы управления манипуляционных роботов» (авторы В.С. Медведев, А.Г. Лесков, А.С. Ющенко. Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», М., 1978, 416 с.), «Автоматизированное проектирование следящих приводов и их элементов» (авторы В.Ф.Казмиренко,  Ю.В.Илюхин, А.Г.Лесков, А.С.Парфенов. -М.:Энергоатомиздат, 1984. -240 с.), «Системы следящих приводов» (авторы Казмиренко В.Ф., Лесков А.Г., Введенский В.А. – М.: Энергоатомиздат,  1993. – 304 с.).

Достижения лаборатории в значительной степени связаны с именами ее сотрудников – выпускников МГТУ им. Н.Э. Баумана: научных сотрудников к.т.н. С.М.Лесковой (разработка программного обеспечения моделирующих систем и ППП проектирования следящих приводов), к.т.н. В.Е. Метлина (аналого-цифровое моделирование КМР, разработка эскизного проекта и макета телеробота станции МИР-2), В.И.Игнатова (системы двустороннего действия), к.т.н. А.В.Кузнецова (автоматизированное проектирование двухканальных приводов), Ю.Х. Аминева (САПР нелинейных систем автоматического управления), а также инженеров А.К.Сидорова, В.В. Илларионова (ПО управления промышленным роботом в составе ФМС, ПО средств человеко-машинного интерфейса и моделирования миссий), П.С. Пастинцева (техническое сопровождение ФМС).