Европейская роботизированная рука

Европейская роботизированная рука

Европейский роботизированный манипулятор, прикрепленный к модулю «Наука», 29 апреля 2022 года.
Статистика модуля
Часть	Международная космическая станция
Дата запуска	21 июля 2021 г., 14:58:25 UTC
Ракета-носитель	Протон-М
Пристыкован	29 июля 2021 г., 13:29:01 UTC
Масса	630 кг (1390 фунтов)
Длина	11,3 метра (37 футов)
Конфигурация
Рендеринг европейского роботизированного манипулятора на модуле «Наука»

Европейский роботизированный манипулятор ( ERA ) — это роботизированный манипулятор , прикрепленный к Российский орбитальный сегмент (РОС) Международной космической станции . Запущен к МКС в июле 2021 года; это первый роботизированный манипулятор, способный работать на российском сегменте станции. Стрела дополняет два российских грузовых крана «Стрела» , которые изначально были установлены на модуле «Пирс» , но позже были перенесены в стыковочный отсек «Поиск». and Zarya module.

ERA была разработана для Европейского космического агентства (ЕКА) рядом европейских космических компаний. Airbus Defense and Space Нидерланды (ранее Dutch Space) спроектировала и собрала плечо и выступила генеральным подрядчиком; он работал вместе с субподрядчиками в 8 странах. В 2010 году запасной локтевой сустав для руки и портативного рабочего места ERA был запущен заранее, прикрепленный к «Рассвету» или мини-исследовательскому модулю 1 (MRM-1). Модуль «Наука» и модуль «Причал» служат базой для ERA; Первоначально руку планировалось присоединить к отмененному российскому исследовательскому модулю , а затем к также отмененной платформе Science Power .

Технические характеристики

Европейская роботизированная рука состоит из двух «конечностей», которые представляют собой симметричные секции, изготовленные в основном из пластика, армированного углеродным волокном , и имеют длину примерно 5 м (16 футов). На обоих концах руки расположены идентичные захватные механизмы, называемые концевыми эффекторами (EES), которые рука использует для удержания станции, захвата полезной нагрузки и оказания помощи при выходе в открытый космос . Всего имеется семь моторизованных суставов, по три на каждом запястье, которые позволяют выполнять движения по крену, рысканию и тангажу, давая 7 степеней свободы движений. Локоть состоит из одного моторизованного сустава, который ограничен шаговыми движениями. Рука управляется управляющим компьютером ERA (ECC) или бортовым компьютером (OBC), который расположен ближе к локтю. Конструкция руки с двумя конечностями дает ей возможность «ходить» по внешней стороне российского сегмента станции под собственным контролем, перемещаясь рука об руку между заранее фиксированными базовыми точками.

В полностью выдвинутом состоянии рука имеет общую длину 11,3 м (37 футов), может достигать 9,7 метра (32 фута) и имеет 7 степеней свободы. Он имеет массу 630 кг (1390 фунтов) и может вмещать общую массу полезной нагрузки 8000 кг (18000 фунтов). Кончик руки может достигать скорости 0,1 метра в секунду (0,33 фута/с) и имеет точность 5 мм (0,20 дюйма). Само Европейское подразделение робототехники было спроектировано так, чтобы его можно было обслуживать с запасными частями, хранящимися за пределами Рассвета. модуля и позволяют осуществлять замену крупных деталей через EVA в случае неисправности или аварийной ситуации. Эти части называются сменными блоками EVA (ERU), также называемыми орбитальными сменными блоками (ORU) , и все они могут быть заменены на орбите; ERA состоит из трех секций ERU. Рука обернута одеялами из бета-ткани для термозащиты.

В среднем рука потребляет 475 Вт мощности для работы, а пиковое рабочее энергопотребление составляет 800 Вт. В режиме ожидания рука потребляет всего 420 Вт, а в режиме гибернации — 250 Вт.

Конечные эффекторы

Захватное приспособление, используемое европейским роботизированным манипулятором, расположенным на мини-исследовательском модуле 1 «Рассвет» (MRM1) Международной космической станции. Это приспособление, наряду с другими, позволяет европейской роботизированной руке захватывать и перемещаться по станции.

На обоих концах руки расположены подсистемы конечных эффекторов (EES). ЕЭС предназначена именно для крепления к базовым точкам, расположенным на российском сегменте станции. Поскольку ROS использует другие базовые точки, чем орбитальный сегмент США , рука не может работать и получать доступ к другим частям станции. EES состоит из двух базовых конечных эффекторов (BEE), которые соединяются с базовыми точками (BP) и приспособлениями для захвата (GF). При нормальной работе один концевой эффектор подключается к базовой точке станции, это обеспечивает достаточно жесткую связь между станцией и ЭРА, а также позволяет передавать электроэнергию, данные и видеосигналы для работы ЭРА. В то же время второй концевой эффектор подает механическую и электрическую энергию на захваченные объекты и позволяет передавать данные. Оба концевых эффектора также способны измерять крутящие моменты/силы, а также содержат блок камеры и освещения (CLU), который помогает управлять рукой; еще два CLU расположены на обеих конечностях.

Интегрированный инструмент обслуживания

Внутри каждого нижнего отсека концевых эффекторов расположен встроенный инструмент для обслуживания. Он используется для обеспечения крутящего момента захваченного объекта и действует как гаечный ключ. Он способен закручивать и откручивать болты. Головка IST сначала начинает медленно вращаться после комментария системы, пока не войдет в гнездо головки IST, что позволяет ей подавать механическую энергию на винтовой интерфейс.

Аппаратное и программное обеспечение

ERA управляется с центрального компьютера, называемого управляющим компьютером ERA. Управлению способствуют дополнительные микропроцессоры, расположенные в различных подсистемах.

Управляющий компьютер ЭРА (ECC)

ECC ; расположен ближе к колену ERA и состоит из трех основных компонентов уровень приложений (AL), уровень обслуживания (SL) и операционная система (ОС). Уровень приложений содержит команды высокого уровня, план миссии и обработку событий; уровень обслуживания содержит основные контуры управления движением робота, проверки, связанные с движением, и обработку изображений; вместе AL и SL составляют прикладное программное обеспечение (ASW). Вместе OS и ASW обеспечивают основное управление рукой.

ECC расположен В подсистеме RISC (ЦП) ERA главный центральный процессор . Основным процессором является Temic разработанный ERC32 с тактовой частотой 10 МГц, адресующий 1,5 мегабайта (МБ) памяти, а также 32 килобайта (КБ) ПЗУ .

ECC Подсистема ввода-вывода включает процессор Intel 80C186 с тактовой частотой 11 МГц, адресующий ПЗУ 16 КБ. Он управляет связью между процессором RISC и другими подсистемами ERA.

Подсистема обслуживания ECC включает в себя процессор Intel 80C31 с ПЗУ 8 КБ.

Совместная подсистема

На каждом запястье и в локте расположен один микропроцессор, который отвечает за связь по шине, локальные блокировки и проверки безопасности, а также за общее ведение домашнего хозяйства.

Коммуникации подсистемы Joint обрабатываются модулем ввода-вывода Joint, который включает в себя процессор Intel 80C31 с тактовой частотой 8 МГц и 24 КБ ПЗУ, а также связь через двухпортовое ОЗУ .

Управление подсистемой осуществлял процессор Intel 80C32 с тактовой частотой 27 МГц, адресацией 16 КБ ПЗУ и 8 КБ DPRAM . Процессор управлял высокоскоростными цифровыми контурами управления.

Конечная эффекторная подсистема

В то время как ECC осуществляет основной контроль над концевыми эффекторами, EES по-прежнему включает в себя собственный микропроцессор для помощи в управлении.

Используя датчик крутящего момента/силы внутри концевых эффекторов, ECC активно контролирует положение руки, чтобы удерживать контактные силы в жестких пределах. Для обработки дрейфа и калибровки датчик крутящего момента предварительно обрабатывает данные локально с помощью собственного микропроцессора. Внутри датчика расположен процессор Intel 80C86 с тактовой частотой 7,2 МГц, адресующий 64 КБ памяти и 32 КБ ПЗУ.

Отдельный процессор в электронике управления рабочим органом отвечает за связь по шине, управление грейферным механизмом и общее техническое обслуживание. Процессор также управляет интегрированным сервисным инструментом. Процессор Intel 80C31 с тактовой частотой 12 МГц, адресация 32 КБ ОЗУ и 48 КБ ПЗУ.

Контроль

Интерфейсы управления и передачи данных ЭРА

Астронавты могут управлять ERA как внутри, так и снаружи космической станции. ERA также является единственным роботизированным манипулятором на станции, который не имеет контроллеров, а вместо этого управляется через несколько различных интерфейсов. Несмотря на наличие нескольких режимов управления, он в основном используется в режиме автотраектории, но также доступны односоставные режимы, выбираемые вручную. Помимо возможности управления со станции, наземные операторы также могут управлять рукой.

контроль выхода в открытый космос

Для управления снаружи космической станции используется специально разработанный интерфейс, которым можно управлять, находясь в скафандре, известный как интерфейс «Внекорабельная деятельность – человек-машина» (EVA-MMI или EMMI). EVA-MII имеет 16 светодиодных дисплеев по восемь символов каждый; отображение важных данных о состоянии, данных проверки команд, а также аварийных предупреждений и предупреждений. Он также обеспечивает резервирование данных о критическом состоянии посредством резервных светодиодов.

EVA-MMI позволяет вручную управлять рукой в ​​экстренных ситуациях во время выхода в открытый космос. При ручном управлении одновременно можно использовать только одну степень свободы в совместном пространстве или одну степень свободы в декартовом пространстве. Также на пульте находится кнопка аварийной остановки, при нажатии которой активируются тормоза во всех суставах и одновременно подается команда российскому сегменту на выключение всей руки. Всякий раз, когда ERA активна, в двух разных местах всегда будут два астронавта с EVA-MMI. Один имеет полный контроль над рукой, а другой может время от времени отдавать команду аварийной остановки, а также брать на себя управление рукой. EVA-MMI может выдерживать длительные периоды пребывания в космосе, в общей сложности до 18 месяцев.

Бортовое управление

Управление изнутри космической станции осуществляется с помощью интерфейса «человек-машина внутри корабля» (IVA-MMI) с использованием ноутбука , на котором отображается созданная на компьютере модель ERA и ее окружения. Также на нескольких мониторах доступна видеотрансляция с руки. По сравнению с EVA-MMI, IVA-MMI предоставляет больше данных от руки, включая предполагаемое положение руки. IVA-MMI используется во время миссий по обслуживанию. Системы управления завершили разработку в 2001 году.

Возможности

ЭРА имеет возможность работать как в ручном, так и в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Автономность руки позволяет астронавтам сосредоточиться на других задачах, поскольку они освобождаются от других, которые может решать ERA.

К конкретным задачам ERA относятся:

• Установка, удаление или замена экспериментальной полезной нагрузки
• Передача полезных грузов на станцию ​​и обратно через российский шлюз.
• Осмотр станции с использованием камер
• Обработка (внешних) полезных нагрузок
• Сопровождение космонавтов во время выходов в открытый космос
• Освобождение космонавтов для выполнения другой работы во время выходов в открытый космос

До закрытия Science Power Platform в первую задачу ERA входила сборка солнечных батарей на российском орбитальном сегменте, а также их замена. Многие ранние задачи вооружения были связаны с платформой.

История развития и обслуживания

Ранний дизайн

Проектирование европейского роботизированного манипулятора началось в 1985 году, когда компания Fokker Space выполнила для ЕКА исследование 10-метрового (33 фута) манипулятора для космического самолета Гермес , известного как роботизированный манипулятор Гермеса (HERA) . Он функционировал аналогично Canadarm на американском космическом корабле "Шаттл" ; находится в грузовом отсеке и управляется из кабины. Рука была прикреплена к Гермесу на плече. Из-за проблем проектирования грузовой отсек «Гермеса» пришлось сделать закрытой конструкцией, а HERA переместили в конечную конструкцию, получившую название « Ресурсный модуль Гермеса» .

После решения об отмене программы «Гермес» ЕКА и Российское космическое агентство в 1992 году договорились использовать технологию HERA для обслуживания космической станции «Мир-2» . Затем название было изменено на European Robotic Arm (ERA). Именно здесь в конструкцию руки был добавлен управляющий компьютер, а также были спроектированы две новые оперативные консоли: одна для космонавта в открытом космосе, другая для космонавта внутри станции.

В следующем, 1993 году, Россия согласилась присоединиться к объединению космической станции «Альфа» с «Мир-2» в одну Международную космическую станцию. После этого элементы динамической защиты Мир-2 были адаптированы к российскому сегменту станции и будут выступать в качестве основного комплекса сборки и обслуживания этого сегмента.

Научная мощная платформа

Иллюстрация платформы Science Power, включая ERA. До его отмены ERA запускалась бы на модуле SSP.

После перехода на МКС ЕКА и Роскосмос подписали соглашение о сотрудничестве по ERA в 1996 году, и это подразделение станет частью отмененного российского исследовательского модуля , разработка которого начнется в 1998 году. После закрытия исследовательского модуля ERA была перенесена на Русскую научную энергетическую платформу , которая должна была стать операционной базой этого подразделения. Его первой задачей после перемещения на место хранения должна была стать установка части системы солнечных батарей. Тогда эта рука помогала бы в повседневных нуждах станции и прослужила бы 10 лет.

В сентябре 1994 года был завершен обзор системных требований ERA. Завершение обзора открыло путь к началу полной разработки ERA. В начале 1995 года был опубликован запрос цен, а шесть месяцев спустя контракт DDT&E был подписан между ESA и Fokker Space. Предварительный обзор конструкции ERA был завершен в 1996 году. Ограничения по массе полезной нагрузки и клиренсу привели к тому, что ERA больше не запускалась с платформой Science Power на ракете «Протон»; вместо этого ERA была перенесена на запуск космического корабля-челнока .

С переходом на запуск шаттла в 1997 году в конструкцию ERA были внесены два основных изменения. Первое заключалось в том, что суставы были изменены для облегчения запуска космического шаттла. Во-вторых, бортовые компьютеры ERA были переведены на систему управления данными ЕКА. В том же году также началась оценка и обзор человеко-машинных интерфейсов для ERA. Привлечение астронавтов и космонавтов МКС вместе с экспертами привело к нескольким усовершенствованиям конструкции. В 1997 году также началось изготовление и испытания инженерных моделей ДРА. Модель электрического интерфейса была отправлена ​​в Россию для проверки электрических интерфейсов между системами ДРА и элементами российского сегмента МКС.

В 1998 году несколько компонентов были поставлены как в Россию, так и в ЕКА. В начале того же года геометрическая модель была отправлена ​​в Россию для проверки соответствия и анализа конфигурации. В Россию также было доставлено первое летное оборудование – опорные точки крепления грейфера. В марте того же года модель испытания в невесомой среде «МОКР» прошла приемочные работы в Центре подготовки космонавтов имени Гагарина . В мае 2000 года все основные компоненты ERA были доставлены в Fokker Space, что позволило начать программу сборки, интеграции и испытаний на испытательном стенде с плоским полом. Строительство ERA было завершено в 2001 году.

Первоначально планировалось запустить в 2001 году. на космическом шаттле , позже он был отложен до 2002 года. Из-за дальнейших задержек и неудач в запуске дата запуска осталась неопределенной из-за приостановки программы космического корабля "Шаттл" из-за катастрофы космического корабля "Колумбия" , а также закрытия платформы Science Power Platform.

Nauka

Многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) «Наука» после успешной стыковки с Международной космической станцией. Европейский роботизированный манипулятор загружен в модуль и ожидает развертывания.

В 2004 году Роскосмос представил модернизацию многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ-У) , также называемого «Наука» , и предложил, чтобы на этом модуле можно было установить, запустить и эксплуатировать ДЗРА. Было достигнуто соглашение, и ЭРА была переведена в «Науку» . Модуль «Наука» не был предназначен для запуска на космическом корабле «Шаттл», а вместо этого будет запущен на российской ракете «Протон» . В следующем году ЕКА подписало контракт с Airbus Defense and Space Нидерланды на подготовку ERA к запуску на ракете «Протон» в ноябре 2007 года.

Подготовка инструкторов была завершена в 2005 году: в ESTEC были проведены два учебных курса, при этом девять российских инструкторов получили сертификаты в следующем году после курса повышения квалификации в июне 2006 года.

В феврале и марте 2006 года в Россию было доставлено оборудование для подготовки миссии и обучения для европейского роботизированного манипулятора, которое будет использоваться для обучения использованию манипулятора, а также подготовки к его запуску и использованию. Оборудование также было доставлено в российский Центр управления полетами на МКС и будет использоваться для целей мониторинга полета.

Запасной локоть ДЗУ на МРМ-1 под российским флагом и символом Энергии, накрытый термоодеялами

Из-за технических проблем запуск был отложен с 2007 на 2012 год. В 2010 году космический корабль «Атлантис» доставил на станцию ​​«Рассвет » (мини-исследовательский модуль 1) на STS-132 (в рамках соглашения с НАСА), который включал в себя запасной локтевой сустав с двумя конечностями, позволяющий самому восстанавливаться на орбите, и портативная рабочая платформа для ERA, которая будет использоваться во время выходов в открытый космос. Дальнейшие задержки привели к тому, что запуск ERA был отложен до 2014 года.

Оснащение MLM на MRM-1, включая черный портативный рабочий пост ERA слева возле стыковочного порта.

Из-за проблем с разработкой модуля MLM запуск откладывался, и самое раннее, что он мог запустить, был конец 2015 года. Дальнейшие проблемы с «Наукой» привели к тому, что запуск откладывался еще несколько раз до января 2021 года. Из-за опасений Из-за нового коронавируса работы по ракетам «Протон» и «Наука» были отложены, в результате чего запуск был перенесен на май 2021 года.

В мае 2020 года ЭРА был отправлен на Байконур для окончательной переработки. 20 мая 2021 года стрела была прикреплена к корпусу модуля «Наука» .

ERA была запущена 21 июля 2021 года на ракете «Протон» вместе с модулем «Наука» , 20 лет. после первоначально запланированного запуска и через 35 лет после его первой разработки. Он успешно пристыковался и был прикреплен к станции 29 июля 2021 года в 13:29 по всемирному координированному времени.

Запустить конфигурацию

Летная модель европейского роботизированного манипулятора была выставлена ​​​​во время пресс-дня в Airbus Defence and Space в Нидерландах 5 апреля 2006 года. В течение дня летная модель была настроена в конфигурации, аналогичной той, как она будет настроена для запуска.

Во время запуска ДЗР располагалась на стартовой позиции на Науке, называемой конфигурацией «Чарли Чаплин». Во время запуска оба концевых эффектора были прикреплены к специальной базовой точке, каждый из которых действовал как система подвески груза. Рука также крепилась к «Науке» с помощью шести механизмов фиксации запуска. Каждый механизм состоял из одного или двух крючков, которые привязывали ERA к ее монтажному месту. Во время будущих выходов в открытый космос эти крючки будут освобождены, что позволит ERA начать подготовку к работе. Эти точки крепления расположены в локтевом суставе, электронных блоках запястья и шарнирах валков.

Доведение ERA до функциональности

После завершения подключения модуля «Наука» к МКС посредством ряда кабелей будет развернута ДЗП. Чтобы собрать и подготовить роботизированную руку к космическим операциям, потребуется пять выходов в открытый космос. Первый из них, первоначально запланированный на январь 2022 года, но отложенный до 18 апреля 2022 года, будет включать снятие внешних крышек и ограничений запуска, после чего ERA будет активирована и пройдет проверку на орбите. Валидация необходима для установления работоспособности рычага на орбите и обеспечения того, что он может выполнять все необходимые функции в сочетании с наземным оборудованием. После этого ERA будет тщательно проверена, чтобы убедиться в безопасности перехода от стартовой позиции к первой базовой позиции на орбите. Прежде чем ERA сможет начать нормальную работу, также будет проведена серия тестов производительности. Все необходимые проверки и сборку ERA изначально планировалось провести в течение 6 месяцев после стыковки «Науки» с МКС, но с тех пор они были перенесены. После эксплуатационных испытаний будет проведен 8-недельный наземный анализ записанных на орбите данных.

ERA должна быть полностью готова к работе, чтобы перейти к следующему этапу операций – передаче оборудования для «Науки» .

Операции проверки и развертывание ERA

Сборка и проверка европейского роботизированного манипулятора будут проводиться в пять различных этапов. Первая часть заключалась в подключении и тестировании ЭРА и интерфейсов ее управления, а также проведении первичной проверки вооружения. Это было выполнено 22 сентября 2021 года, когда астронавт и бортинженер ЕКА Томас Песке работал с космонавтом и бортинженером Роскосмоса Петром Дубровым в Науке над настройкой аппаратного и программного обеспечения контроллера ERA. В ходе испытаний ноутбука «ЭРА» было показано, что внешняя панель управления и российский управляющий компьютер работают хорошо и могут взаимодействовать друг с другом, но первоначальные испытания показали сбои в передаче данных между «Звездой» и «Наукой», что могло привести к задержкам в развертывании «ЭРА». Были успешно протестированы линии связи между МКС, российским Центром управления полетами и Европейским центром поддержки роботизированного вооружения в Нидерландах. Первоначальные проверки также включали проверку внешнего человеко-машинного интерфейса и возможность правильной связи ERA при подключении к базовой точке, расположенной за пределами МКС. Для проверки MMI требовался выход в открытый космос.

18 апреля первый из серии выходов в открытый космос совершили космонавты Олег Артемьев и Денис Матвеев ; на выполнение потребуется семь часов. Во время выхода в открытый космос EVA-MMI был установлен снаружи станции, после чего был проведен диагностический тест, чтобы подтвердить, что панель получает питание и находится в хорошем рабочем состоянии. После завершения установки ВКД-ММИ космонавты сняли чехлы с захватных устройств и опорных плит руки, а также на локтевом суставе. После снятия налокотников на руку установили поручни.

Европейская роботизированная рука выдвинута из многоцелевого лабораторного модуля «Наука» во время испытаний на мобильность через несколько дней после того, как космонавты Роскосмоса Олег Артемьев и Денис Матвеев активировали ERA во время семичасового 42-минутного выхода в открытый космос.

Второй этап включал установку и проверку возможностей передачи данных ERA. На этом этапе оценивались как внутренний, так и внешний MMI. Во время выхода в открытый космос астронавт снимет ограничения запуска, сохраняя ERA в стартовой конфигурации, а также снимет остальные стартовые крышки. 28 апреля 2022 года произошел второй из серии выходов в открытый космос, во время которого Артемьев и Мартвеев вытащили руку из стартового положения, освободив приводы, обеспечивающие захват руки, освободили дополнительные замки запуска, а также установили поручни для облегчения работы и вокруг устройства. После этого ERA была расширена, ей было приказано подключиться к существующим интерфейсам на «Науке» и переместить ее в переднюю часть модуля. Во время выхода в открытый космос рукой управлял Сергей Корсаков . Третий выход в открытый космос в серии запланирован на середину мая, его выполнят Олег Артемьев и Саманта Кристофоретти .

22 июня 2022 года попытка подключения к грейферному приспособлению БТЛ-3 оказалась успешной, и выполнение базового управления и контроля было изменено на ЭРА ЕЕ1 с ЕЕ2 на приспособлениях БТЛ-2.

На этом этапе астронавтом были установлены камеры выхода в открытый космос, которые расположены на запястье и локтевом суставе ДЗП. После завершения необходимого выхода в открытый космос на ERA были проведены совместные испытания, за которыми последовали многочисленные совместные испытания. После завершения этих испытаний ERA была перемещена путем захвата базовых точек на поверхности МКС и проверена с помощью команды захвата и перемещения портативной рабочей платформы. Переносная рабочая платформа, запущенная с запасным локтевым шарниром на МРМ-1 в 2010 году, может прикрепляться к концу ERA, чтобы позволить космонавтам ездить на конце руки во время выходов в открытый космос. По завершении ERA была переведена в режим гибернации.

Третьим этапом стала обкатка тормозов, термическая проверка и проверка качества изображения. Это потребовало обкатки тормозов, чтобы они правильно работали при работе с тяжелыми грузами. Также внутри ЭРА в разных точках контролировались тепловые параметры. Наконец, камеры ERA были оценены при различных условиях освещения и включали точность наведения на близость с помощью конечных эффекторных камер, а также качество изображения.

Заключительными двумя этапами подготовки ERA к полноценной работе были проверка ее ходовых качеств, а также обработка данных на земле. После завершения всех пяти этапов орбитальной валидации до удовлетворительного уровня валидация ERA завершилась, и система ERA считалась готовой к эксплуатационному использованию.

Монтаж достроечного оборудования для Науки

Основная статья: Наука (модуль МКС) § Монтаж достроечного оборудования

Ввод в эксплуатацию портативного рабочего места ЭРА

Переносная рабочая платформа, отправленная на МКС вместе с «Рассветом», также была передана в качестве последнего МЛМ-оборудования в августе 2023 года во время выхода в открытый космос ВКД-60, который можно прикрепить к концу ДЗ, чтобы позволить космонавтам «ехать» на конце МКС. руку во время выхода в открытый космос. На этом задачи по оснащению ERA были выполнены.

Оборудование для подготовки к миссии и обучения

Оборудование для подготовки и обучения миссии (MPTE) — это инструменты и средства, разработанные Национальной аэрокосмической лабораторией (NLR) и используемые при обучении астронавтов и операторов, вспомогательном обслуживании, а также для помощи в миссиях. Три идентичных варианта МПТЭ были установлены в РКК/Э Ракетно-космической корпорации «Энергия» , Российском Центре управления полетами на МКС, Центре подготовки космонавтов имени Гагарина (ЦКПТ), а также в Европейском центре космических исследований и технологий (ESTEC). И рука, и MPTE должны были быть спроектированы таким образом, чтобы они могли функционировать и работать в течение как минимум 10 лет.

В феврале и марте 2006 года МПТЭ было доставлено в несколько населенных пунктов России. Из-за задержек с запуском срок службы большей части аппаратного обеспечения компьютерных систем превысил ожидаемый срок службы. В результате стало трудно обслуживать компьютеры в MPTE, поскольку запасные части устарели и их было трудно найти. Кроме того, центр обслуживания программного обеспечения ERA был полностью обновлен до новейших на тот момент средств разработки программного обеспечения.

План операции ЭРА

MPTE используется для составления Плана операций ERA (EOP), основанного на Плане миссии для российского сегмента, который содержит всю информацию о сегменте для планирования подробной миссии ERA.

План работы ERA, как правило, содержит:

• Действия ЭРА
• Автопоследовательности, последовательность команд, которые будут автоматически выполняться ECC.
• Задачи ERA, подмножество автоматической последовательности, состоящее из логических групп отдельных команд или действий.
• Список восходящих команд ERA (EUCL), одна или несколько автоматических последовательностей, где команды ERA представляют собой реализацию запланированных действий по управлению одной из подсистем ERA.

Европейский симулятор роботизированной руки

Европейский симулятор роботизированной руки, полностью состоящий из цифрового симулятора, использующего программу EuroSim, предназначен для обучения астронавтов использованию ERA. Симулятор устроен таким образом, что астронавт может управлять командной консолью, стоя перед большой реалистичной визуализацией. Симулятор ERA включает в себя повторное использование существующего программного обеспечения, созданного для помощи в разработке самой руки, такого как ERA Simulator Facility, а также существующего программного обеспечения, такого как подсистема генерации изображений EuroSim.

Тренер-переподготовка

В дополнение к обучению астронавтов на земле программа Refresher Trainer предоставляет экипажу на борту МКС возможность репетировать свои миссии. Refresher Trainer — это программное приложение, работающее на портативном компьютере; он содержит модели для внутренних и внешних человеко-машинных интерфейсов, менеджер сеансов для подготовки, хранения и воспроизведения сеансов миссий, а также все соответствующие справочные документы по ERA. Приемочные испытания Refresher Trainer были завершены в 2006 году.

Тестовые модели

Модель испытаний в условиях невесомости

Модель испытаний в невесомой среде, обычно называемая моделью WET, представляла собой макет ERA, который находился в Центре подготовки космонавтов имени Гагарина (GCTC) в Москве, Россия . Оба , прикрепленные к макету « Науки» , были погружены в большой бассейн на территории Гидролаборатории . Здесь его использовали астронавты для испытания руки в моделируемой невесомости. Астронавты будут облачаться в костюмы, имитирующие условия ношения скафандра, а также среду невесомости. Модель WET также использовалась при подготовке космонавтов, включая отработку хореографии движений рук и задач выхода в открытый космос.

В 2005 году ЕКА астронавт Андре Койперс и его коллега Дмитрий Верба провели первые испытания на руке. Это включало сборку руки в невесомости и использовалось для выработки рекомендаций по внесению изменений в окончательную версию руки перед ее запуском в 2021 году.

Дополнительные модели

Помимо WET-модели ДЗ, в испытаниях использовалось несколько других моделей. Геометрическая модель использовалась при проверке геометрического соответствия системы динамической защиты на интерфейсе запуска, а также в критических эксплуатационных ситуациях. Модель массы и жесткости (MSM) использовалась для испытания руки на вибрацию в конфигурации запуска. Другие модели включали тепловые и структурные модели, а также Модель инженерной квалификации; все они используются при тестировании и проверке систем и структуры ERA.

Другие роботизированные комплексы на МКС

Международная космическая станция оснащена множеством дополнительных роботизированных манипуляторов и роботизированных систем, которые выполняют множество различных функций. Первой из них является система дистанционного манипулятора космической станции , более известная как Canadarm2 . Canadarm2 использует захватные приспособления PDGF на орбитальном сегменте США, и, поскольку они отличаются от грейферных приспособлений на российском сегменте, манипулятор нельзя использовать на этом сегменте, за исключением модуля «Заря». Наряду с Canadarm2 существует ловкий манипулятор специального назначения , также известный как «Dextre» или «Канадская рука». У Dextre есть две роботизированные руки, прикрепленные к его корпусу, но поскольку российские захваты отличаются, эту руку и Dextre можно использовать только на модуле «Заря» российского сегмента, поскольку PDGF был установлен в 2011 году во время STS-134 .

Дополнительный рычаг закреплен на японском экспериментальном модуле — системе дистанционного манипулятора (JEM-RMS), также известной как «Кибо» . Рукав был добавлен к станции во время STS-124 . В манипуляторе используется такое же грейферное приспособление PDGF, что и в Canadarm2, но оно в основном используется для обслуживания открытого объекта JEM .

Поскольку все российские и европейские космические корабли стыкуются автоматически, нет необходимости манипулировать космическими кораблями в российском сегменте, поэтому нет необходимости, чтобы ERA была такой же большой или обрабатывала такие же большие нагрузки, как Canadarm2.

Первоначально связанная с «Пирсом» , МКС также имеет два грузовых крана «Стрела» . Один из кранов можно было продлить, чтобы дойти до конца «Зари» . Другой мог простираться на противоположную сторону и доходить до конца Звезды . Первый кран был собран в космосе во время STS-96 и STS-101 . Второй кран был спущен рядом с самим «Пирсом». Позже краны были перенесены в стыковочный отсек «Поиск». and Zarya module.

Сравнение с Canadarm2

Canadarm2 — это большой роботизированный манипулятор американского орбитального сегмента станции. Из-за сходства между ERA и Canadarm2 можно провести их сравнение. Оба оружия выполняют техническое обслуживание станции, могут перемещать припасы и оборудование, осматривать станцию, а также помогать астронавтам во время выходов в открытый космос. Их отличие заключается в том, что ERA может функционировать полностью автоматически или полуавтоматически, а также управляться как изнутри, так и снаружи станции. Canadarm2 должен управляться человеком, будь то астронавты на борту МКС или наземная команда в штаб-квартире CSA или НАСА. ERA менее мощная и меньшая, чем Canadarm2, поскольку не требуется стыковка космического корабля со станцией. Из-за разницы между грейферными приспособлениями между ROS и USOS станции Canadarm2 может работать только с USOS, тогда как ERA может работать только с ROS. Обе руки могут перемещаться из точки в точку на станции, причем они могут перемещаться самостоятельно.

Длина ERA составляет 11,3 м (37 футов), что на 6,3 м (21 фут) короче, чем у Canadarm2, длина которого составляет 17,6 м (58 футов). ERA также легче на 1170 кг (2580 фунтов), при этом рука составляет 630 кг (1390 фунтов) по сравнению с 1800 кг (4000 фунтов) у Canadarm2. Максимальная масса полезной нагрузки ERA составляет 8000 кг (18000 фунтов). в отличие от максимальной массы полезной нагрузки Canadarm2, составляющей 116 000 кг (256 000 фунтов).

Галерея

• 
  Слева показана европейская роботизированная рука, прикрепленная к Науке , справа показан пространственный локтевой сустав с двумя конечностями, прикрепленный к Рассвету.
• 
  Логотип запуска Европейской миссии роботизированной руки

См. также

• Canadarm , который использовался на космическом корабле "Шаттл".
• Мобильная система обслуживания (MSS), также известная по основному компоненту Canadarm2, используемая на МКС.
• Японская система дистанционного манипулятора , используемая на модуле JEM МКС « Кибо ».