月亮

OrbiLux是一款安裝在月球車上用于月球運(yùn)行的定日鏡，用于將陽光重定向到陰影區(qū)域。它的特點(diǎn)是從一個體積有限的、大而平的mirro進(jìn)行自動化開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)高效的太陽重定向，并且設(shè)計的目標(biāo)是重量輕，特別是用于后視鏡驅(qū)動和部署。這是美國宇航局月球火炬挑戰(zhàn)賽的入場券。它提供了由Orbi-2s機(jī)構(gòu)驅(qū)動的兩個鉸接面板（平行運(yùn)動2自由度球形手腕，無任何萬向節(jié)鎖），每個總反射面積為10m2的區(qū)域上有兩個微型機(jī)器人。每個面板還配備了一塊表面面積為0.5m2的6mil太陽能電池板（參考重量取自 seo；該機(jī)構(gòu)是根據(jù)seo的反饋運(yùn)行的，seo直接提供每個面板的方位角和仰角數(shù)據(jù)。該機(jī)構(gòu)的估計重量（來自軸承及其支撐板及以上，以及位于月球車的一個相關(guān)盒子內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)）為34 kg。面板本身重量為11.5kg。這是一種結(jié)構(gòu)梁，據(jù)估計，這種結(jié)構(gòu)梁在部署時可支撐月球重力。月球車設(shè)計是一種具有傾翻能力的搖臂轉(zhuǎn)向架設(shè)計，采用MSL設(shè)計。它采用了一種通用的堅固方法進(jìn)行設(shè)計，對于任務(wù)來說可能太重（115 kg），但它顯示了所需的基本原則。它包括電池、電子設(shè)備和電機(jī)的相關(guān)盒，以及通信設(shè)備和充電插頭或感應(yīng)設(shè)備（這些設(shè)備的詳細(xì)信息未包含在CAD中）。所有6個車輪均已轉(zhuǎn)向和驅(qū)動。展開前，將其包裝在1.97 x 1.17 x 0.98 m的占地面積內(nèi)。面板展開通過啟動Orbi-2機(jī)構(gòu)來執(zhí)行面板展開，無需進(jìn)一步的執(zhí)行器。包裝后，兩個面板相互疊放，通過鉸鏈連接，第二個面板位于月球車結(jié)構(gòu)下方。安裝面板由執(zhí)行器升起，而第二個面板在導(dǎo)軌上滑動，直到被提起。此時，鉸鏈軸上的toion彈簧使其傾斜約40度。該角度允許其越過月球車的突出部分。然后將面板取下，但第二個面板現(xiàn)在在羅孚平臺上的導(dǎo)軌上滑動。一旦面板回到平放位置，兩個面板將鎖定到位，以使兩個mirro平行。該位置也是定日鏡停車位置?，F(xiàn)在可以提起兩個面板，部署mirro，然后啟動定日鏡。鏡子部署mirro是一種薄反射膜，400μm Dyneema膜，由25μm聚酯薄膜覆蓋，用于反射率（厚度由Salazar et al.，2017估算，由于面積較低，厚度略有減少）.它們與雙穩(wěn)態(tài)復(fù)合半管（BCHT）軋制在一起，BCHT的突出形狀和軋制形狀均穩(wěn)定。兩者之間的差別是通過驅(qū)動一組形狀記憶合金與BCHT 反射膜線圈纏繞在一起實(shí)現(xiàn)的。這些管子過去曾用于空間應(yīng)用，如ROSA太陽能電池陣列（ flex blanket）或立方體衛(wèi)星實(shí)驗（Reveles et al.，2017）。為了保持鏡面平整，BCHT需要以特定方式制造。它們通常是由固化環(huán)氧預(yù)浸料織物制成，并將其壓在管上，其形狀通常是直的。預(yù)浸料不僅是直的，而且會在管上形成螺旋形；這不會改變卷曲狀態(tài)下的形狀，mirro將以這樣的方式連接到管上，即在展開后固定鏡子的兩個管中顯示相反的方向。這一相反的方向?qū)⑻┒鲙У界R子中，使其在面板長度方向上保持拉緊。在travee方向上，安裝了一組彈簧，在所有階段都保持travee teion（打包和解包）。由于兩個mirro都安裝在單獨(dú)的面板上，安裝在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)上，并且用于大角度的veus重力，因此增加了兩個面板之間相對角度的主動驅(qū)動。該方案在面板之間的鉸鏈鎖緊機(jī)構(gòu)中使用一組壓電致動器，以便在面板之間產(chǎn)生一個小的角行程，該行程足以使面板平行?？刂品桨笇⒅铝τ谙齼蓚€面板中太陽高度的任何差異。數(shù)據(jù)由sun seo提供。壓電促動器便于使用，因為只需要低沖程。CAD提案中選擇的促動器允許0.3deg的行程，并能夠承受面板的重量。2自由度促動2自由度U形接頭的促動使用Orbi-2s機(jī)構(gòu)執(zhí)行，提出了一種新穎的并聯(lián)-串聯(lián)混合運(yùn)動學(xué)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將由電纜絞盤機(jī)構(gòu)驅(qū)動的兩個環(huán)和帶有被動關(guān)節(jié)的被動環(huán)相關(guān)聯(lián)。該機(jī)構(gòu)的平行運(yùn)動學(xué)特性和gea的缺失（除執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身外）使其成為一個輕量級選項。它還在中心留出了一個空白空間，便于敷設(shè)電纜，而不存在纏繞和損壞的風(fēng)險，也不需要滑環(huán)，并允許將致動器安裝在主iulated外殼中，而無需使用帶相關(guān)電纜配件的單獨(dú)外殼。有此類機(jī)制工作的示例：Laval Univeity制造的名為AgileEye的三自由度腕部機(jī)制是PKM研究社區(qū)的傳統(tǒng)機(jī)制之一（Gosselin et al.，1996）。它已經(jīng)被Polen Robotics（Lapeyre et al.2021）改編，命名為Orbita，用于三維自由度，具有一個連續(xù)的自由度，用于移動仿人機(jī)器人的頭部。這種以2DOF為特征的特殊執(zhí)行，命名為Orbi-2s（2表示2DOF，s表示具有串聯(lián)運(yùn)動學(xué)的混合型），是專為OrbiLux定日鏡設(shè)計的。驅(qū)動環(huán)僅通過旋轉(zhuǎn)接頭連接到裝配面板，由于所有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在一個點(diǎn)（即U形接頭的中心）上相互連接，以及被動環(huán)上的被動關(guān)節(jié)，運(yùn)動的球形性質(zhì)受到共同訓(xùn)練。該機(jī)構(gòu)僅對旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行操作，使其對研磨性粉塵等危險更具彈性。大型驅(qū)動環(huán)和被動環(huán)在新一代超薄軸承上運(yùn)行，需要密封以防止灰塵進(jìn)入（CAD中未顯示密封）。這些軸承現(xiàn)在越來越多地用于輕型機(jī)器人——盡管如此，它們?nèi)哉荚摍C(jī)構(gòu)重量的很大一部分，總共約2千克。設(shè)計中選擇的參考（Franke LER3-0400和0450）傾斜時的扭矩高達(dá)21.1 kNm，每個重量約為700 g，在完全展開狀態(tài)下，月球上的預(yù)期扭矩小于100 Nm；因此，通過使用比標(biāo)稱設(shè)計更少的滾珠對軸承進(jìn)行特殊處理，可以進(jìn)一步節(jié)省一些重量。已在Maxon范圍內(nèi)選擇了執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于連續(xù)支撐面板的重量。電機(jī)和齒輪箱各重170 g，可提供高達(dá)4.3 Nm的扭矩。然后，絞盤機(jī)構(gòu)使用直徑為1.5mm的不銹鋼電纜驅(qū)動驅(qū)動環(huán)，并顯示輸入和輸出滾筒半徑之間的20:1比率。特色機(jī)構(gòu)可以驅(qū)動面板從水平下方到垂直（總范圍102度）的高度，以及 /-45度的方向。其他較重的結(jié)構(gòu)，即gea，將允許完全轉(zhuǎn)向，甚至多圈定向能力（但這將受到需要從探測車車身到面板的電纜的阻礙）。探測車設(shè)計使用鋁夾層梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用鋁面板進(jìn)行封閉。它具有兩個用于電子設(shè)備和電池的Iualated腔體，其中一個腔體已經(jīng)容納了Orbi-2s機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器，其他電子設(shè)備（通信、充電、電機(jī)驅(qū)動、智能）還需要定位。月球車懸架和驅(qū)動裝置為MSL ipired 6輪搖臂轉(zhuǎn)向架設(shè)計，配備有連接兩個轉(zhuǎn)向架的防傾翻桿。轉(zhuǎn)向架橫梁由實(shí)心鋁合金制成，其重量尚未優(yōu)化。所有車輪均由Maxon系列的30W gearmoto驅(qū)動和轉(zhuǎn)向。為了讓月球車?yán)@著穿過Orbi-2s機(jī)構(gòu)中心點(diǎn)的軸轉(zhuǎn)動，所有6個車輪都需要由電機(jī)驅(qū)動和轉(zhuǎn)向。如果不需要此功能，可以拆下中央車輪上的轉(zhuǎn)向馬達(dá)。完整參考資料：Gosselin，C.M.，Pierre，E.S.，和Gagne，M.（1996）。關(guān)于敏捷眼睛的發(fā)展。IEEE機(jī)器人與自動化雜志，3（4），e，M.，Rouanet，P.，Crampette，A，“機(jī)器人具有三個自由度的關(guān)節(jié)，以及相應(yīng)的控制方法”。世界專利WO20210894742021s，J.，Lawton，M.，F(xiàn)raux，V.，Gurusamy，V.，和Parry，V.（2017年）。AstroTube的在軌性能：AlSat Nano的低質(zhì)量可展開復(fù)合臂有效載荷。在第31屆AIAA/USU小型衛(wèi)星年會上（2017年3月）。用于月球極端環(huán)境的TraForme：大型折紙展開式太陽反射鏡。2017年IEEE航空航天會議（第1-7頁）。IEEE。