ロックフリッピング操作

好奇心ローバーの僅か5cmの掘削深さの中で火星で発見された複雑な有機物の最近の発表の後、私は人工的にそれを増やす考えを持っていました:

好奇心のローバーの腕は、それが中小サイズの岩の上を反転できるほど強力ですか?

このような岩石を反転させる作業は、おそらく太陽放射から保護されているため、下の領域が科学的関心のある領域を明らかにするだろうか?

前に岩の反転操作が示唆されたり使用されたりしましたか?

ベストアンサー

これはかなりの調査が必要でした。

アームの強さ

火星科学実験室ロボットアーム(RA)は、長さ2.2mので、2つのアームセクション(上腕と前腕)で構成され、5つのアクチュエータによって制御されます。これらは、(とりわけ)ブラシレスDCモータと、モータ速度を下げてトルクを増加させる遊星歯車装置とからなる。

これらのアクチュエータのうちの2つは垂直ピボット軸を有し、アームの方位角(パン)を制御する.1つは肩に、もう1つは手首にある。他の3つのアクチュエータは水平ピボット軸を持ち、肩、肘、手首の高さ(チルト)を制御します。

Annotated photograph of the Robotic Arm showing instrument turret and joint actuators

ロックフリップを開始できるかどうかを判断するために、RAが遠端で適用できる力の大きさを計算する必要があります。垂直な持ち上げ力しか考慮しない場合は、方位角のピボットを無視して、仰角アクチュエータが制限要因になると考えています。アーム部は、操作の負荷に耐えるようにねじり試験を行った。

また、腕が持ち上げる可能性のある重さを把握するために、腕の質量分布と付属器具を考慮する必要があります。

手首エレベーションアクチュエータが最小のモーメントを経験し、肩のアクチュエータが最も大きく、エルボーがその中間に位置することは明らかである。このため、私たちは肩高度アクチュエータ(SEA)の能力のみに焦点を当てることができます。

SEAは、4000RPMモータとギア比7520から0.532RPMのトルクで 1143Nm
のトルクを発生する低出力高トルクアクチュエータ(LPHTA)です。

アーム質量

質量分布は計算が難しく、いくつかの見積もりが行われています。

腕全体の質量(器具を除く)は67kgです。この質量の少なくとも16kgはSEAに位置しているため、トルクは適用されず、50kgを残します。
RAの終わりのタレット構造は少なくとも10kgの質量を持ち、肘のアクチュエータは8kgであり、腕の部分および他の構成要素のために33kgを残す。

計器はタレット構造に含まれ、合計質量は34kgです。

最悪の場合 – 完全に伸長した腕

私たちの大量配信は以下の通りです:

  • 2.2mで44kg(タレットと楽器)
  • 1.1mで8kg(エルボーアクチュエータ)
  • 33kg、1.1m(残量、途中で近似)

火星表面の重力3.711 $ ms ^ {2} $を使用すると、トルクは以下から簡単に計算されます。

$$ sum_ {i} boldsymbol {r_ {i}} times boldsymbol {F_
{i}} $$

トルクの大きさは 527Nm となります。

これにより、〜280N
の腕の終わりの持ち上げ力に相当する616Nmの遊びが得られます。これは、300Nの試料採取ドリルを予め装填するというRAの要求と一致する。

280Nは何を私たちにもたらしますか?驚くべき量!

火星の重力では、これは私が完全に
75kgの岩を持ち上げることを可能にします。岩石を反転させたいだけなら、レバーを約2倍にして〜150kg
にします。腕を短くして岩をローバーの近くに持ち上げると、この数はさらに増えます。

注意と制限

  • 私は明らかに大量配布に関する数字でいくつかの自由を取ってきました。
  • 砲台が4つの非常に繊細な科学機器を収容しているという事実は、それを持ち上げ目的で使用することを困難かつ望ましくないものにします。
  • 私はローバーの安定性を考慮していませんが、これは1トンローバーの制限要因とは限りません。
  • これを調べるのに時間がかかりすぎてしまいましたが、私が見逃していたどこかの単純な情報源があります。それは私にとってはすべての計算です!

私は、この手続きが提案されているかどうかについての情報は見つけられませんでしたが、上記の点を考慮して、私は仮定しません。

私が広く使った参考文献 123 をご覧ください。

放射線シールド

私たちの75kgロック(何か玄武岩に似ているものから作られたもの)のサイズは約40cmです。これは、ここでしかし、数百万年もの間表面が乱されていないのに、これが大きな違いを生じるのではないかと私は疑う。火星の天候からの避難所はもっと重要なかもしれません

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