Sistem otonom untuk merakit struktur robot yang dapat dikonfigurasi ulang di luar angkasa
Robotics

Sistem otonom untuk merakit struktur robot yang dapat dikonfigurasi ulang di luar angkasa


Kredit: NASA

Struktur ruang angkasa yang besar, seperti teleskop dan pesawat ruang angkasa, idealnya harus dirakit langsung di ruang angkasa, karena sulit atau tidak mungkin diluncurkan dari Bumi sebagai satu kesatuan. Namun, dalam beberapa kasus, merakit teknologi ini secara manual di ruang angkasa sangat mahal atau tidak layak.

Dalam beberapa tahun terakhir, para ahli robotik telah mencoba mengembangkan sistem yang dapat digunakan untuk merakit struktur secara otomatis di ruang angkasa. Untuk menyederhanakan proses perakitan ini, struktur ruang dapat memiliki desain modular, yang pada dasarnya berarti bahwa mereka terdiri dari blok bangunan atau modul yang berbeda yang dapat digeser untuk membuat bentuk atau bentuk yang berbeda.

Para peneliti di German Aerospace Center (DLR) dan Technische Universität München (TUM) baru-baru ini mengembangkan perencana otonom yang dapat digunakan untuk merakit struktur yang dapat dikonfigurasi ulang secara langsung di luar angkasa. Sistem ini, diperkenalkan dalam makalah yang dipresentasikan di Konferensi Dirgantara IEEE 2021, dapat memungkinkan insinyur kedirgantaraan dan astronot untuk merakit struktur besar di luar angkasa dan mengadaptasinya untuk kasus penggunaan tertentu, mengonfigurasi ulang jika diperlukan.

“Makalah kami terinspirasi oleh proyek MOSAR,” Ismael Rodriguez, Adrian Bauer dan Maximo Roa, tiga peneliti yang melakukan penelitian, mengatakan kepada TechXplore melalui email. “Dalam proyek ini, kami mempelajari rakitan modular untuk membuat satelit generasi berikutnya. Bayangkan sebuah satelit dapat dibuat sebagai susunan modul kubik (seperti potongan Lego) dan satelit dapat dengan mudah dikonfigurasi ulang di ruang angkasa untuk pemeliharaan atau pembaruan perangkat kerasnya.”

Perakitan atau konfigurasi ulang satelit di orbit harus dilakukan oleh lengan robot. Dalam makalah mereka, Rodriguez, Bauer, Roa dan rekan-rekan mereka memperkenalkan perencana yang dapat merencanakan gerakan lengan robot ini. Mereka secara khusus menggunakan perencana hibrida, jenis perencana yang sering digunakan untuk mencapai manufaktur berbasis robot otonom.

“Sistem yang kami buat terdiri dari dua lapisan, yang simbolis dan yang fisik,” kata para penulis. “Mengingat jumlah eksponensial dari semua solusi yang mungkin, sangat mahal untuk memverifikasi kinematika untuk masing-masing solusi. Untuk dengan cepat mengesampingkan solusi yang tidak layak, lapisan simbolik memverifikasi bahwa solusi yang mungkin memenuhi kondisi tertentu seperti konektivitas satelit sebelum melewatinya ke lapisan fisik.”

‘Lapisan simbolik’ dari perencana yang dikembangkan oleh para peneliti juga menetapkan serangkaian aturan yang diperoleh oleh lapisan fisik. Misalnya, jika sistem mencoba melakukan tindakan yang gagal di lapisan fisik, ia menyimpan informasi ini dan menghindari solusi simbolis yang melibatkan tindakan yang sama.

Lapisan fisik sistem, di sisi lain, menggunakan simulasi kinematik untuk mengeksekusi solusi simbolis yang diberikan. Hal ini memungkinkan sistem untuk memverifikasi bahwa langkah perakitan individu benar-benar dapat dieksekusi oleh lengan robot, sambil juga mempertimbangkan fitur dan karakteristik uniknya (misalnya, jangkauan, ketangkasan, muatan, dan kendala geraknya).

“Menurut pendapat kami, pencapaian terbesar dari pekerjaan ini adalah pengembangan sistem yang menghasilkan aturan simbolis dari pengalaman di lapisan fisik,” kata Rodriguez, Bauer dan Roa. “Kami menggunakan teknik yang berbeda, termasuk alat prediksi biner, untuk memprediksi tindakan simbolis mana yang layak secara kinematis di lingkungan tertentu.”

Alat prediksi biner yang digunakan oleh para peneliti memotong waktu yang diperlukan untuk merencanakan gerakan lengan robot, dalam beberapa kasus menguranginya hingga hampir 50%. Selain itu, dengan mensimulasikan skenario yang berbeda, ini memastikan bahwa gerakan tertentu dapat dieksekusi secara kinematis.

“Alat ini juga menyederhanakan proses perencanaan, yang akan sangat sulit bagi manusia, terutama untuk memeriksa secara manual validitas urutan gerakan yang diberikan,” kata Rodriguez, Bauer dan Roa.

Para peneliti memverifikasi perencana mereka dalam serangkaian tes, secara khusus mengevaluasi kemampuannya untuk membongkar bagian-bagian dari struktur modular dan memasangnya kembali ke dalam konfigurasi baru. Dalam pengujian ini, sistem mereka mencapai hasil yang luar biasa dan juga terbukti sangat mudah beradaptasi, karena memungkinkan perakitan robot dengan serangkaian keterampilan yang berbeda, dalam skenario dengan kegagalan perangkat keras yang disimulasikan.

Di masa depan, sistem perencanaan otonom yang dikembangkan oleh Rodriguez, Bauer, Roa dan rekan-rekan mereka dapat menyederhanakan perakitan dan konfigurasi ulang struktur skala besar di ruang angkasa. Sementara itu, tim ingin memperluas cakupan lapisan fisik sistem mereka, dengan mempertimbangkan batasan kinematik dan dinamis.

“Misalnya, beberapa optimasi dapat dimasukkan untuk mengurangi gangguan yang dialami oleh satelit ketika lengan robot menggerakkan kubus,” Rodriguez, Bauer dan Roa menjelaskan. “Arah penelitian lain yang ingin kami jelajahi di masa depan adalah penggunaan algoritma pengenalan pola, yang dapat mengidentifikasi sub-struktur yang telah dipertimbangkan, sehingga kami dapat menggunakan kembali subrencana yang sudah dihitung untuk menghemat waktu selama pembuatan rencana baru.”


Algoritme untuk meningkatkan perakitan robot produk yang disesuaikan


Informasi lebih lanjut:
Ismael Rodriguez et al, Sistem Perencanaan Robot Otonom untuk Perakitan Dalam Ruang dari Struktur yang Dapat Dikonfigurasi, Konferensi Dirgantara IEEE 2021 (50100) (2021). DOI: 10.1109/AERO50100.2021.9438257

© 2021 Sains X Jaringan

Kutipan: Sistem otonom untuk merakit struktur robot yang dapat dikonfigurasi ulang di luar angkasa (2021, 22 Juli) diambil 22 Juli 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-07-autonomous-reconfigurable-robotic-space.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Data SGP 2020