Robotai pakelia Artemis programos PPE saulės masyvo modeliavimo rėmo kartelę

Estimated read time 7 min read


Klausykite šio straipsnio

Saulės masyvas iliustruoja Artemis projekto, kuriam Bell-Everman sukūrė savo mobilųjį portalinį robotą, mastą.

Portalo roboto išbandytas PPE modulis maitins „Gateway“ kosminę stotį. Šaltinis: Bell-Everman

NASA Artemis programa planuoja išsiųsti žmones atgal į Mėnulį, kad būtų sukurta antžeminė Mėnulio bazė ir kosminė stotis. Kosminė stotis, žinoma kaip „Gateway“, bus maitinama iš Power and Propulsion Element arba PPE modulio, kuris naudoja didelius pažangių, kelių jungčių saulės elementų masyvus, kad sukurtų 60 kilovatų galios.

Siekiant užtikrinti AAP sėkmę, labai svarbu išbandyti saulės masyvus naudojant pažangų modeliavimą, kuris atkartoja saulės šviesą ir matuoja kiekvienos grandinės veikimą. Angstrom Designs Inc. sukurtos saulės treniruoklio galvutės turi būti išdėstytos daugelyje saulės elementų ilgio ir pločio taškų.

Šis procesas, kuris paprastai atliekamas naudojant automatizavimo rėmus, susidedančius iš linijinio judėjimo etapų. Kadangi AAP saulės kolektorių masyvai yra tokie dideli, standartiniai rėmai, sukurti įprastų matricų dydžiams, negalėjo užtikrinti reikiamo vertikalaus ir horizontalaus judėjimo.

Bell-Everman sukūrė, suprojektavo ir pagamino pritaikytą judesio sistemą, leidžiančią Angstrom Designs saulės treniruoklių galvutėms išbandyti PPE saulės baterijas. Siekdami užtikrinti, kad treniruoklio galvutės būtų visiškai sukalibruotos, taip pat sukūrėme I formos portalinį robotą, kuris kalibruoja ir patvirtina treniruoklio veikimą pagal saulės elementų standartus.

Čia giliai pasineriame į mechaninius iššūkius, susijusius su specialių judėjimo sistemos reikalavimų tenkinimu.

Bell-Everman suranda ekonomiškiausią dizainą

Ankstyvajame projekte buvo du lenkimo takeliai – vienas ant žemės, o kitas – maždaug 30 pėdų aukščio šalia plokščių viršaus. Trasos palaikytų LED saulės treniruoklius – 3500 svarų. apkrova – leidžia jiems išbandyti vieną panaudotą masyvą, tada apeiti posūkį ir išbandyti masyvą kitoje masyvios pastolių konstrukcijos pusėje.

Tačiau šiam sprendimui, kuris veiktų kaip I formos portalas, reikėjo specializuotų guolių sistemų. Tai padidino projektavimo sudėtingumą ir greitai viršijo biudžetą, atsižvelgiant į aukščio ir apkrovos reikalavimus.

Kaip alternatyvų dizainą, Bell-Everman sukūrė judesių sistemą, kuri naudoja mobilią bazę X ir Y judesiams, ir servo valdomą Z, kad pakeltų saulės treniruoklius į trijų aukštų vertikalų bokštą. Šis mobiliojo roboto portalo dizainas buvo ekonomiškai efektyviausias pasirinkimas ir smarkiai sumažino sistemos sudėtingumą.


2024 m. „RoboBusiness“ registracijos SVETAINĖS Skelbimas atidarytas.Registruokitės dabar.


Rėmas, judėjimo sistema turi likti vertikaliai

Dėl saulės treniruoklio naudingosios apkrovos visas mobiliojo roboto portalo rėmas turėjo atlaikyti didelį svorį ir treniruoklio LED matricas laikyti lygiagrečiai saulės masyvai. Tam reikėjo atlikti daug baigtinių elementų analizės, siekiant užtikrinti, kad rėmas galėtų atlaikyti krovinio kėlimo jėgas ir išgyventi seisminį įvykį neapvirsdamas.

Be to, pilnai sukonstruota judesio sistema yra didelė ir turi sugebėti apsisukti aplink dislokavimo struktūros galą labai siaurame grindų plane.

Iš pradžių sukurta PPE plokštėms išbandyti, NASA gali ir toliau naudoti judesio sistemą, kad išbandytų būsimas kosmoso technologijas.

Sunkios konsolinės kėlimo rankenos atlaiko jėgas

240 saulės treniruoklio galvučių yra įdėtos į pantografinį morfavimo masyvą trijuose subalansuotuose pasukamuose segmentuose, kurie pereina tarp dviejų išdėstymų: 2 x 18 pėdų. tinklelis ir 6 x 6 pėdų. tinklelis. Kai masyvas suveikia, jis judesio sistemos rėmui suteikia dideles momentines jėgas.

PPE saulės treniruoklio rėmo pantografiniame trijų subalansuotų besisukančių segmentų masyve yra įdėtos pLEDss galvutės atvirose plyšiuose.

PPE saulės treniruoklio rėmo pantografiniame trijų subalansuotų besisukančių segmentų masyve yra įdėtos pLEDss galvutės atvirose plyšiuose. Šaltinis: Bell-Everman

Norėdami pritaikyti šias jėgas, naudojome sunkesnius nei įprasta linijinius guolių bėgelius ir kryžminius ritininius guolius su 8 colių. kiaurymė praleidžia Ethernet ryšį ir 40 kW elektros galios vienam segmentui.

Masyvas ir morfavimo struktūra reiškia 3500 svarų. konsolinė vertikaliojo bokšto apkrova, reikalaujanti atsvara tiek balanso momentinėms apkrovoms ant bokšto, tiek užtikrinti kažką artimo neutraliam plūdrumui.

Bendrą naudingosios apkrovos ir LED matricos judėjimą užtikrina 10 000 svarų. būgninis keltuvas. Vertikaliam judėjimui pasiekti naudojamas vienas ServoBelt Heavy Linear su Bosch Rexroth pavaromis ir dideliais pertekliniais kabeliais.

Atsvaros konstrukcija užtikrina, kad vertikali pavara mato tik 50–300 svarų svorio disbalansą – daugiau nei pakankamai kvėpavimo vietos „ServoBelt Heavy LoopTrack“ pavarai, kuri gali atlaikyti iki 600 svarų tiesinę jėgą.

Be to, dėl atsvaros bet koks pavaros gedimas nesukeltų šios vertingos apkrovos nukritimo. Šiuos trosus įsriegę per skriemulio nukreipimo įtaisus, atsvara ir naudingoji apkrova gali būti pakeltos kartu į jų vidutinį aukštį iš pastatytos padėties apačioje.

Šis įdomus ir visiškai perteklinis kabelio išdėstymas užtikrina visišką neutralų plūdrumą visame stambaus padėties nustatymo keltuvo diapazone.

Bokštas statomas gabalas po gabalo

Vertikalus bokštas, palaikantis saulės treniruoklio apkrovą, pasieks trijų aukštų aukštį, kai bus visiškai pastatytas. Kadangi jis buvo per aukštas, kad tilptų į pastatą, kuriame jis buvo pastatytas, bokštas buvo pastatytas iš trijų dalių.

Sukūrėme trumpesnį atsvarinių kabelių rinkinį, kad apatinėje dalyje būtų galima atlikti visišką funkcinį patikrinimą mūsų surinkimo skyriaus žemose lubose.

Liftui kylant į užbaigtą vertikalų bokštą, bet kokia vibracija, kurią sukelia netobulumai, kur kiekviena sekcija yra sujungta, turės įtakos treniruoklio veikimui ir diagnostikos kokybei. Kiekvieną bokšto sekciją sujungėme specialiu kelių kartų sujungimo metodu, panašiu į mūsų ilgos kelionės portalines sistemas. Šios universalios sujungimo jungtys užtikrina sklandų vertikalų judėjimą per sandūrą.

Z ašies automatika, skirta keliauti

Judesio sistema valdoma rankiniu būdu, išskyrus Z ašies eigą, kuri yra visiškai automatizuota. Dėl didelės tokių į kosmosą patenkančių saulės elementų vertės, kaip šis, daug geriau rankiniu būdu perkelti judėjimo ašis, kurios turi bet kokią galimybę sugadinti masyvą.

Elektra varomas vilkikas traukia visą sistemą dideliems judesiams, įskaitant tada, kai sistema išimama iš saugyklos arba įdedama į saugyklą. Kai sistema priartinama prie AAP saulės kolektorių masyvo, tiksliai reguliuojami svirties svirtis, pritvirtintos prie sistemos ratų. Kai pasiekiama teisinga padėtis, varžtų kojelės nuleidžiamos ant grindų.

Visiškai sukonstruotas saulės simuliatoriaus bokštas siekia tris aukštus. Čia pantografinio morfavimo masyvas rodomas šešių x šešių pėdų konfigūracija.

Visiškai sukonstruotas saulės simuliatoriaus bokštas siekia tris aukštus. Čia pantografinio morfavimo masyvas rodomas šešių x šešių pėdų konfigūracija. Šaltinis: Bell-Everman

Elektros sistema, skirta išvengti liepsnos

Kadangi simuliatoriuje yra 240 iš 500 vatų pLEDss galvučių, didelis šio projekto iššūkis buvo valdyti daugiau nei 120 kW galios.

Elektros sistema, turinti daug pertraukiklių ir šakų, yra sukurta taip, kad būtų išvengta perkaitimo ir gaisro žalos, jei bet kuriame lygyje įvyktų trumpieji įvykiai.

Kalibravimo sistema yra atskira

Siekiant užtikrinti, kad „Angstrom Designs“ programuojami LED saulės treniruokliai (pLEDss) veiktų sėkmingai, jie turi būti sukalibruoti pagal saulės elementų standartus, vadinamus izotipais.

Taip pat sukūrėme kalibravimo sistemą, skirtą PPE saulės treniruokliui išbandyti, sudarytą iš I formato portalo, kuriame yra saulės elementų izotipai.

Šis „I-frame“ portalinis robotas, žinomas kaip „Calibot“, gali kalibruoti pLEDss galvutes, kai sistema yra bet kurioje keitimo padėtyje.

pLEDss galvutės turi pilną spektro kontrolę, kad būtų galima dabartines atitikimo jungtis ląstelėms nuo vienos jungties iki šešių jungčių.

pLEDss galvutės turi pilną spektro kontrolę, kad būtų galima dabartines atitikimo jungtis ląstelėms nuo vienos jungties iki šešių jungčių. Šaltinis: Angstrom Designs

Kai Calibot manevruojamas į pLEDss testerį, valdymo dėžutės yra susietos, o prijungimo mechanizmai išlaiko optimalų atstumą kalibruojant. Tiek PPE simuliatoriaus sistema, tiek Calibot bus saugomi NASA toje pačioje patalpoje.

Pantografinis morfavimo masyvas susideda iš trijų mažesnių pogrupių, kurių kiekvienoje yra 80 pLEDss galvučių. Kiekvienas pogrupis turi savo gnybtų blokus ir kabelius.

Kiekvienos galvutės nuolatinės srovės maitinimo šaltinis tiekiamas 220 VAC, kad būtų galima naudoti mažesnius 18 dydžių maitinimo laidus. Dėl pakinktų kiekio svarbu sumažinti svorį ir sumažinti erdvę beveik 400 kabelių, einančių į pertraukiklių dėžes.

Remiantis ankstyvuoju I formato portalo dizainu, kuriam reikėjo apsisukti aplink atraminius pastolius, turinčius du saulės kolektorių blokus, ant grindų montuojamą kabelių takelį ir kreipiančiąją sistemą, buvo apskaičiuota, kad vien tik energijos tiekimo išlaidos buvo apytiksliai. 200 000 USD.

Dėl mobiliojo roboto portalo dizaino su paprastu ilginamuoju laidu šios išlaidos buvo sumažintos iki 6000 USD ir tik 150 pėdų kabelio.

Visas projektas galėjo būti įgyvendintas naudojant didelę bėgių kelio I formato platformą. Tačiau „Bell-Everman“ supaprastino dizainą naudodamas mobilius portalinius robotus, žymiai sumažindamas sistemos sudėtingumą ir išlaidas.

„I-Form“ linijiniai robotai su „ServoBelt™ Linear“ pavaromis puikiai valdo judesį nuo taško iki taško.

„I-Form“ linijiniai robotai su „ServoBelt Linear“ pavaromis puikiai valdo judesį iš taško į tašką. Šaltinis: Bell-Everman



Source link

About The Author

Populiariausi pažymėti

Daugiau iš autoriaus