|
Как роботы чувствуют себя в космосе
|
|
|
|
Как роботы чувствуют себя в космосе? Это практический и, возможно, экзистенциальный вопрос. Тем не менее, сегодня мы сосредоточимся на практической стороне, рассмотрев обзорную статью Хади Джаханшахи и Чжэн Чжу из Йоркского университета в Канаде, в которой рассматриваются различные типы тактильных датчиков и их преимущества и недостатки при использовании в космосе.
|
|
|
|
Обзорную статью, опубликованную в китайском журнале аэронавтики, можно разделить на две основные категории: проблемы космической среды и глубокое изучение отдельных методов работы датчиков. Кроме того, авторы обсуждают текущие исследования в области материаловедения о том, как каждый из этих типов датчиков может быть усовершенствован в ближайшем будущем, и излагают концепцию выбора подходящего типа датчика для вашего космического применения.
|
|
|
|
Чтобы сделать правильный выбор, лучше всего знать, в каких условиях будет работать ваше приложение. В космосе существуют условия, которые в естественных условиях никогда не встречаются на Земле, такие как микрогравитация, экстремальная радиация и резкие перепады температур. Каждый из них может повлиять на датчики, и некоторые из них окажут большее влияние на определенные типы датчиков, чем другие.
|
|
|
|
Среди этих типов датчиков есть четыре, которые требуют более глубокого изучения: резистивные, емкостные, пьезоэлектрические и оптические. Упоминаются и другие, более совершенные датчики, такие как композитные материалы для квантового туннелирования или датчики барометрического давления, но они все еще либо находятся на ранней стадии разработки для использования в суровых условиях космоса, либо не очень хорошо подходят для этих применений.
|
|
|
|
|
|
|
Резистивные датчики давления являются одними из наиболее часто используемых на Земле. Они просты, надежны и работают даже в самых суровых условиях, включая космос. Однако их чувствительность и разрешение ограничены. Это усугубляется при экстремальных температурах, поскольку датчики сообщают о различных изменениях сопротивления, что приводит к разным результатам при одном и том же усилии при разных температурах. Они наиболее полезны в чрезвычайно суровых условиях, где не требуется высокая точность, например, при стыковке инструментов.
|
|
|
|
Емкостные сенсоры широко используются в смартфонах и за последние двадцать лет стали практически повсеместными. Они чрезвычайно чувствительны и особенно полезны для сенсорных интерфейсов, когда роботу приходится взаимодействовать с человеком. Однако они также чрезвычайно чувствительны к воздействию окружающей среды и могут срабатывать по ложному сигналу из-за общей близости к объектам. Помочь роботу приблизиться к чему-либо, не прикасаясь к нему, - это его сильная сторона.
|
|
|
|
Пьезоэлектрические датчики обычно используются в бытовых целях, но имеют широкий спектр применения в промышленных условиях. Они очень хорошо распознают вибрацию, что особенно полезно в динамичных средах, таких как ближние космические аппараты. Однако они дороги и со временем могут снижать уровень сигнала, что, хотя и может быть компенсировано, требует дорогостоящих вычислительных алгоритмов. Они наиболее полезны для мониторинга динамических вибраций корпуса робота, особенно на высоких частотах.
|
|
|
|
Оптические датчики, такие как инфракрасный датчик приближения, который включает освещение, когда кто-то входит в помещение, полезны в различных высокоточных приложениях. Они позволяют роботу оценивать, насколько близко к нему находится другой объект, аналогично тому, как это делал бы роботизированный автомобиль на Земле. Несмотря на дороговизну и сложность интеграции, они также эффективно противостоят электромагнитным помехам (EMI).
|
|
|
|
По мере того как роботы становятся все более распространенными в космосе, особенно по мере того, как они все чаще взаимодействуют с окружающей средой и другими роботами, тактильные датчики будут становиться все более важной частью их арсенала. Однако эти ценные датчики уже находят множество применений на Земле. Хотя космическая среда может быть более суровой, индустрия космических исследований косвенно выиграет от использования датчиков, изначально разработанных для экстремальных условий на Земле. Поскольку роботы продолжают осваивать Солнечную систему, у них, возможно, даже найдется время подумать о том, что они на самом деле чувствуют, будучи в авангарде исследований человека.
|
|
|
|
Источник
|
